抽象的
空气污染与肺部受损和认知功能有关,尤其是在勘探 - 建设绩效(VCP)中受损。在本文中,我们评估了气体污染对VCP的影响是否由肺功能介导。
我们使用来自Salia Cohort(基线1985-1994和2007-2010的后续行动)的数据,包括587名在基线55岁的女性。颗粒物质(PM)和二氧化氮(没有2)基线的暴露通过土地利用回归模型估算。肺功能的特点是基线和随访之间的平均值。我们使用年龄和高度控制的全球肺倡议(GLI)Z分数在1 S中强制呼气量(FEV1),强制生命能力(FVC)和FEV1/ FVC。在随着Cerad-Plus神经心理学测试电池的跟进时评估VCP,并进行了因果调解分析。
在FEV中增加一个四分位数范围1FVC与VCP(β= 0.18(95%CI 0.0.34)和β= 0.23(95%CI 0.07-0.39)正相关)。否之间的关联比例2在FEV介导的VCP上1是6.2%,从来没有吸烟者(7.2%)和非载体apoe-ε4等位基因(11.2%)。然而,没有一种调解具有统计学意义。
综上所述,空气污染导致的VCP部分是由肺功能介导的。这一途径的机制有待进一步研究,以制定新的策略来预防空气污染引起的认知障碍。
抽象的
肺功能预测后认知功能,并部分介导空气污染对认知功能的影响http:///wly/k7gh30hoj5x.
介绍
环境空气污染暴露与肺功量有关[1老年人的慢性阻塞性肺病(COPD)[2].肺功量受损的肺功能也与成年人和儿童的认知功能受损相关[3.那4.].因此,认知功能下降在肺功能受损和慢性阻塞性肺病患者中非常普遍[5.那6.].调查老年中期肺功能和认知功能之间的各种研究表明,中年肺功能障碍与人生后期患者的贫困风险增加有关[7.-9.].肺功能对认知下降的影响可能来自各种因素,包括缺氧,减少神经递质功能,增加全身炎症,或这些过程的组合[10].
出现了暴露于空气污染和认知下降之间的关联的流行病学证据[11那12],尤其是Visuo施工性能受损(VCP;复制几何数字)[13].流行病学研究显示与主要道路之间的距离与认知下降的关系表明,由于其大小或组成,来自交通源的颗粒可以对认知产生不利影响[14那15].
然而,虽然呼吸系统健康和认知功能之间的关联成熟,但空气污染,肺功能受损和认知下降之间的关系仍不清楚。空气污染和降低的肺功能也对身体施加高氧化应激[16因此可能会加速大脑中与年龄有关的变化。空气污染导致的肺功能受损可能通过炎症、纤溶活性受损、氧化应激和其他心血管危险因素导致的血管疾病等过程导致中枢神经系统(CNS)的变化[4.那17].流行病学研究中调查这种因果途径的常用方法是使用因果中介分析[18].
目前研究的目的是调查受损的肺功能是否不仅是认知下降的危险因素,而且如果它介导空气污染暴露和认知下降之间的关联。我们使用了研究空气污染对肺功能,炎症和老化(Salia)队的影响的研究。
方法
研究设计和学习人口
1980年代初,北莱茵-威斯特伐利亚州政府发起了SALIA研究,作为清洁空气计划的一部分,调查接触空气污染对妇女的影响。研究人群是来自鲁尔地区和南部两个农村地区的妇女样本Münsterland。1985年至1994年期间,对4874名在基线调查时55岁的妇女进行了健康检查。这些检查包括2785名女性的肺功能测量,基线调查的细节已在其他地方描述[19].2007年至2010年之间进行了后续检查[13].研究人员从鲁尔地区的杜伊斯堡、多特蒙德、埃森和盖尔森基琛等城市以及博尔肯的农村地区随机邀请了基线时测量肺功能的女性。共有834名年龄在70至80岁之间的女性参与了研究。波鸿大学伦理委员会批准了这项研究。我们收到了所有参与者的书面知情同意。
评估呼吸系统健康和肺功能
根据美国胸科学会(ATS)/欧洲呼吸学会(ERS)的建议进行肺活量测定[188bet官网地址20.)。1秒内用力呼气量(FEV1)测量和强制生命能力(FVC)。在训练有素的人员的方向下进行三到四次演习,使用的值是最大fev的值1达到了。所有测量仪器均在测试之前进行校准,技术人员经过特殊培训,肺部医生审查了所有结果。为了控制肺功能的年龄和高度依赖性,我们计算了来自全球肺倡议(GLI)参考值的Z分数。在以前的出版物中,我们展示了GLI Z分数与FEV横向和纵向纵向1,fvc和fev1/FVC在我们的SALIA队列中测量[21].为了评估在随访期间的长期肺功能并降低测量误差,我们计算了基线和后续调查之间的平均GLI Z分数。
认知功能评估
使用建立阿尔茨海默病登记处联盟(CERAD)的神经心理测试系统(瑞士巴塞尔大学记忆诊所医院,2005年)对参与者进行认知功能测试。CERAD-Plus电池测试包括18个项目,共10个子项:1)语言流畅,2)波士顿命名测试,3)语音流畅,4)单词表学习,5)单词列表还记得,6)单词列表识别辨别力(承认以前学到的单词),7)VCP(复制几何图形),8)回忆(回忆以前提出的统计数字),9)追踪测试(A, B,B/A)和10)微型精神状态检查(MMSE)。测试电池在别处有详细描述[22].
每个子测试检查大脑中的各种认知功能,以获得个人认知的完整画面。Cerad-Plus转换的子台技会分数的综合标准化方案转变为标准化Z分数,用于年龄和教育水平(多年来)。在本出版物中,我们专注于VCP,这是一个先前与空气污染相关的子测试[13].
潜在混杂因素的评估
我们收集了关于已知风险因素的基于调查问卷的信息。关于年龄,体重指数(BMI),社会经济地位,当前和过去的吸烟习惯以及在家里或工作中的被动吸烟曝光以及其他风险因素的信息。我们将社会经济地位分为基线的三类,使用了女人或她的丈夫实现的最高学校水平。这些低(<10年),中等(10年)或高(> 10年)。此外,我们通过使用流行病学研究中心(CES-D)调查问卷的流行病学研究中心收集了有关抑郁症的信息,其中22分22分表示抑郁状态[23].
载脂蛋白-ε4等位基因(apoe-ε4)阿尔茨海默病是最普遍的遗传危险因素[24].使用标准程序用Qiapp DNA迷你试剂盒(Qiagen,Hilden,德国)用Qiaamp DNA迷你试剂盒(Qiagen,Hilden,德国)提取DNA。DNA扩增和基因分型舆传多态性RS429358和RS7412由LCG / KBIOSECIENCE(Hoddesdon,UK)使用KMPTIVE等位基因特异性PCR(KASP)单核苷酸多态性(SNP)基因分型系统进行误差率小于0.3%以定义apoe-ε4同种型。
评估空气污染
室外空气污染浓度根据欧洲空气污染影响队列研究(ESCAPE)议定书进行评估[25那26].每个参与者都被分配了一个二氧化氮(NO2)和家中的颗粒物(PM2.5和点10对于颗粒,其中PMX表示具有50%切断空气动力直径的Xμm的颗粒。在Ruhr地区和毗邻的Münsterland中监测空气污染超过1年(2008-2009)。在40个监测站点(PM测量的20个位点)进行三个2周测量,每个在寒冷,温暖和中间季节中,并且使用在整个时段期间测量的参考站调整结果进行时间变化。测量的浓度与监测位点的土地使用的特征有关,以获得回归方程。附近交通,港口或行业以及从地理信息系统(GIS)的人口/家庭密度的数据包括在方程中。该模型达到了高调整的r2PM值为0.852.5弥撒,0.66为PM100.88为NO2.它们被应用于参与者的家庭地址,以获得个人曝光浓度。
为了在基线(1985-1994)的长期曝光中,我们使用确切的招聘日期以及前后的年度的数据来推断这些曝光浓度。对于每个研究参与者的家庭地址,通过将模型的逃脱年平均浓度乘以过去和逃生测量时间时间的日常监测站点的平均年度浓度与平均年浓度之间的比率之间的比例来获得后推浓度。用作参考[27].
在调查区域中的六个例行监测站和覆盖调查期间,测试了随时间随时间随时间进行比例对比度的隐性假设。趋势一致很好(r20.42和0.84之间的值)。
统计分析
我们分析了个体长期暴露于基线空气污染与基线和随访期间的平均肺功能以及随访时VCP的相关性。接下来,我们调查了随访时平均肺功能和VCP之间的相关性,以及暴露于空气污染与VCP平均肺功能之间的交互作用。我们一直使用多元线性回归分析。估计基线暴露或相应肺功能参数增加一个四分位数范围的线性回归系数(β)与相应的95%可信区间。
此外,我们分析了基线和随访之间的肺功能的平均水平是否介导空气污染暴露对VCP的影响。通过使用r [3,从反应性介导相互作用进行反事实透视的因果调解分析28]包装“调解”[29],一种依赖于基于正常近似的准贝叶斯蒙特卡罗方法的方法[30.].使用反事实框架允许定义直接和间接效应以及即使在具有相互作用的模型中,也可以作为直接和间接效应的总和。间接效应是指通过研究中的调解器的效果。直接效应是指未通过调解员的剩余效果[18].总效应中间接效应的比例用于评估空气污染与VCP之间关联的程度,通过肺功量受损作为中间途径[31.].
通过肺功能介导的空气污染相关VCP的比例可能因受损肺功能受损或阿尔茨海默病的强风险因素而定义的亚组中。考虑到这些潜在效应改性的结果的稳健性是通过敏感性分析检查的,我们排除吸烟者和apoe-ε4携带者(分别是肺功能受损和阿尔茨海默病的强危险因素)。
年龄,高度,BMI,社会经济地位,当前和以前的吸烟习惯,暴露于二手烟,生活在市区与农村地区,apoe-ε4在单变量分析中,发病率、体力活动和抑郁与空气污染、肺功能或VCP相关,并作为协变量纳入模型,以调整潜在的混淆。所有统计分析均采用Windows R 3.4.1进行[28].
结果
研究参与者、结果和空气污染的描述
研究参与者的特征见表1.在参与随访检查的834名女性中,520名获得了有关暴露于空气污染、基线和随访时肺功能的完整信息,协变量纳入了统计分析。这些妇女在基线调查时(1985-1994年)的平均年龄为54.3岁,在随访时(2007-2010年)的平均年龄为73.3岁。大多数妇女接受过10年或10年以上的学校教育。ces调查问卷的结果显示,3.5%的女性在检查前的最后一周感到抑郁。FEV的平均GLI z分数1从基线和后续值为0.0±0.9,FVC的平均Z分数为0.1±0.8。Cerad SubTest(数字复印)的平均Z分数为-0.9±1.3。
我们在单变量分析中比较了参与者与非参与者的基线特征。失去随访的重要风险因素是:高BMI、低社会经济地位、高水平的空气污染和基线时低肺功能值(见补充表S1).在随访样本中,更多居住在空气污染水平较低的农村地区的妇女(n=520)被纳入分析,而没有被纳入分析的妇女(n=314)(见补充表S1).
根据基线调查反演的空气污染物分布载于表2.基线浓度中位数为33.0 μg·m-3对点2.5,49.8μg·m-3对点10和33.5μg·m-3为没有2.
VCP与空气污染或肺功能之间的关联
从基线和后续值的基线和平均肺功能下的空气污染暴露(平均z-scores fev1和FVC)显示了与VCP的后续测试的关联(表3).随着空气污染的增加以及肺功能降低而降低了认知试验性能;但是,没有证据表明与FEV联系1/ FVC比率。在VCP上的空气污染和肺功能之间的相互作用仅适中。高平均FVC水平的参与者对空气污染诱导的VCP损伤略微易于比平均FVC水平低的参与者损伤。这些互动都不是(除FVC和NO除外2)是显著的。
讨论
在本研究中,我们表明,成年晚期之间的平均肺功能与在20多年后的老年妇女后的生活中的轻度认知障碍的发展有关。我们还表明,空气污染和VCP之间的关联部分介导受损的肺功能受损(非达11%APOE - 4ɛ航空公司)。
我们的研究扩展了先前的流行病学研究,表明肺功能是认知功能差的独立危险因素[4.那7.].然而,大多数研究使用单肺功能参数,即FEV1或调查了年轻的队列。呼吸功能不良与许多不良健康效应以及死亡率有关[32.]并与社会经济地位有关[4.选择吸烟和空气污染等生活方式因素。但是,我们调整了所有这些因素,关联保持稳定。
肺功能不佳还与高血压、动脉粥样硬化、心脏病和中风的风险增加有关[33.那34.],这些都是发展轻度认知障碍的危险因素,并与空气污染有关[11那35.].肺功能受损和认知能力下降之间联系的一种可能的生物学解释是,受损的肺健康可能通过缺氧和全身炎症引起的氧化损伤对晚年的认知功能产生不利影响。据推测,缺氧会损害中枢神经递质的代谢[36.].氧气向大脑的慢性下来可能导致氧化应激和缺陷的腺苷三磷酸生产[7.].然而,这种解释可能只适用于具有严重肺部损伤和诸如COPD的疾病的个体37.].有人认为,肺和认知功能在共同的调节过程中运作。呼吸和心血管控制系统要求神经轴的许多层次上的大脑结构的完整性[38.].
我们的调解分析表明,仅通过平均肺功能介导空气污染和VCP之间的一小部分(6%2,FEV.1和VCP)。从未吸烟的介导比例略高于(7%2,FEV.1和VCP)和非apoe-ε4载体(11%的否定)2,FEV.1和VCP),表明在控制残留混杂和效果修饰后,介导的比例增加。由受损肺功能介导的小部分的一个解释可能是肺炎的肺炎的粗糙度测量,VCP仅涵盖认知障碍的一个小方面。
关于空气污染如何损害大脑,人们已经讨论了多种途径。来自对照动物研究的数据表明PM可以渗入大脑通过该循环系统 [39.]或把通过嗅神经[40].我们的发现支持了至少有一部分粒子可能渗入大脑的假设通过该循环系统。然而,空气污染和VCP之间的主要部分无法通过空气污染诱导肺功能损伤来解释。
优势和局限性
我们的研究的优势在于长时间的随访和重复肺功能测量的可用性,以及在一段时间内收集信息的一系列潜在混杂因素。此外,通过使用2009年ESCAPE运动获得的最先进的空气污染模型,评估了空气污染暴露情况。此外,我们使用最新的肺活量参考值(GLI z-scores)来控制年龄和身高相关性,并进行了一种流行的因果中介分析方法,允许暴露和中介之间的相互作用术语[31.].此外,我们的长期队列研究使我们能够考虑暴露、中介事件和结果的时间顺序,这使我们的研究结果比仅使用横断面设计更可靠。
我们研究的一个局限性是对认知功能的横断面调查。有严重认知障碍的女性在后续肺功能测试中也可能因为理解问题而表现更差。然而,由于我们评估了基线和随访之间的平均肺功能测量,这对我们的研究结果只有很小的影响。此外,失去随访的妇女受教育程度较低,吸烟较多,暴露在较高水平的空气污染中,她们的呼吸系统健康比参加随访的妇女更差。这些因素已经被证明是SALIA队列中心血管死亡率的预测因素[19这可能导致流行数据中的无应答偏差。此外,在空气污染效应和中介分析中可能存在非响应偏差。由于分析样本的空气污染水平低于整个基线样本,因此我们的研究可能低估了空气污染的影响。此外,与基线样本相比,我们分析的样本包含的吸烟者更少,而且考虑到调解效应在非吸烟者中更显著,它可能在我们分析的样本中比在整个基线样本中更强。
我们研究的另一个限制是因果调解分析中的强烈假设。该分析假设未测量的治疗介质关系的混淆[31.].我们考虑了我们研究样本中所有可用的潜在混杂因素,但我们不能完全排除未测量混杂因素的可能性。此外,我们的研究人群的样本量相对较小,这可能会降低检测显著的中介效应的能力。在这方面,我们的发现需要在其他队列中重复。
结论
我们的研究提供了关于空气污染与认知拒绝之间的关系的机制的适应症 - 这是由肺功量受损的部分介导的关联。我们发现整个成年期和后期的肺功能是在老年人中发展轻度认知障碍的重要预测因素。因此,似乎通过成年期维持良好的肺功能对于健康脑老化至关重要。
补充材料
致谢
我们感谢所有参与每个队列中的数据收集的学习成员和工作人员以及萨利亚各自的资助机构。学习理事会:R. Dolgner,U.Krämer,U.Ranft,T.Schikowski,A.Vierkötter。基线科学团队:A.W.Schlipköter,M.S.伊斯兰教,A. Brockhaus,H. Idel,R. Stiller-Winkler,W. Hadnagy,T. Eikmann。科学团队随访:D.Sugiri,A.Hüls,B.Pesch,A. Hartwig,H.Käfferlein,V. Harth,T.Brüning,T.Weiss。学习护士:G.Seitner-Sorge,V.Jäger,G.Petczelies,I. Podolski,T. Hering,M. Goseberg。行政小组:B. Schulten,S. Stolz。在过去的几十年中,许多科学家,学习护士和实验室都参与了这项研究。我们最感激来自Ruhr地区的所有妇女和博尔登,他们参与了几十年和当地卫生部门组织研究的研究。
脚注
本文提供了补充材料www.qdcxjkg.com
支持声明:这项工作是由德国Forschungsgemeinschaft (DFG;HE-4510/2-1, KR 1938/3-1, LU 691/4-1)、北莱茵-威斯特伐利亚州环境部(Düsseldorf,德国)、联邦环境部(柏林,德国)、DGUV(德国法定事故保险)VT 266.1、欧洲共同体第七框架计划(FP7/2007-2011)和德国联邦教育和研究部(BMBF)的拨款协议编号211250。资助者不参与研究设计、数据收集和分析、决定发表或编写稿件。本文的资金信息已存入Crossref资助者注册表.
利益冲突:M.J. Abramson已收到调查员从辉瑞公司和Boehringer-Ingelheim的无关研究的拨款,并偿还来自Sanofi的国会出勤。
- 已收到2017年9月26日。
- 公认2017年12月19日。
- 版权所有©ers 2018