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目标暴露于交通空气污染(陷阱)与不良呼吸道和系统性的结果有关。在空气污染可能会增加身体活动(PA)污染物吸收,从而健康的影响。作者旨在确定陷阱的短期健康影响健康的参与者和任何可能的修改PA的效果。
方法交叉现实暴露研究比较在28日健康参与者肺和炎症反应暴露于四个不同的场景:2 h暴露在高和低的陷阱环境中,每个在结合间歇休息和温和的巴勒斯坦权力机构,组成四个15分钟休息和循环间隔。数据分析使用混合效应模型重复措施。
结果间歇PA与其他相比,无论陷阱暴露状态,增加显著(p≤0.05)肺功能(用力呼气量在1 s(34毫升),用力肺活量(mL) 29日,用力呼气流量(FEF25 - 75%)(91毫升)),肺部炎症(一部分呼出一氧化氮、FeNO(十亿分之0.89)),和系统性炎症标记白细胞介素- 6(52.3%),白细胞(9.7%)和中性粒细胞计数(18.8%)。四分位增加粗颗粒物在统计学上显著增加FeNO(十亿分之0.80)和中性粒细胞计数(5.7%),而点2.5和点10(颗粒物直径小于2.5和10µm,分别)增加白细胞(分别为5.1%和4.0%)。我们发现不一致的证据之间的相互作用陷阱和PA对任何感兴趣的结果。
结论在一个健康的人口,断断续续的温和PA对肺功能有很大好处,即使在高度污染的环境中执行。这项研究还表明,微粒空气污染是诱导肺和系统性炎症反应。
来自Altmetric.com的统计
这纸补充道
先前的研究显示短期影响交通空气污染(陷阱)和体育活动。然而,他们并不是用来解决空气污染的影响与体力活动引起的,也可能的相互作用,而这一个。
我们的研究发现,空气污染和体育活动都有独立的影响,和表明,间歇性适度的体力活动增加肺功能无论高水平的陷阱,和表明,微粒空气污染诱发肺和系统性炎症反应。
我们的研究提供了一种可能的解释的一些意想不到的结果之前的研究,强调评估空气污染的重要性以及身体活动水平在评估健康影响。
介绍
暴露于交通空气污染与不良健康效应等呼吸道症状,发病率和死亡率也增加。1 - 4与交通有关的空气污染物被认为导致这些不良健康结果通过氧化应激机制,和当地和系统性炎症。5,6
在现实世界条件下敏感,但不健康的参与者,后被观察到了小肺功能降低短期暴露于交通空气污染(陷阱)。7各种研究也在受到观察气道炎症7,8和健康的参与者,9 - 12和系统性的影响,如嗜中性粒细胞的增加13,14血液和其他炎症标记。14
有规律的身体活动(PA)可以减少许多不良健康结果的风险如癌症、心血管疾病和糖尿病的部分原因是它对炎症过程的影响。15—短期锻炼非正式的基础上产生一个短期的炎症反应,而长期习惯性的运动可能会导致抗炎效果19如减少血清C反应蛋白(CRP)水平。20.爸爸也会增加吸入空气的体积。21每分通气量增加可能导致大量吸入剂量的增加汽车空气污染物22 - 24并可能导致不良的健康影响。
虽然研究表明PA和空气污染的影响,他们并不是用来解决空气污染的影响与造成的PA,和他们可能的交互。我们提出短期暴露于陷阱可能会导致呼吸道和系统性健康损害健康的成年人,温和的PA在被污染的空气,正如发生在主动运输,可能修改这样的健康的影响。我们的目标是确定,在一个健康的人口在一个真实的情况下,短期内路边空气污染对健康的影响在这些参与者和任何可能的修改PA的效果。
方法
研究设计
西班牙巴塞罗那的研究,2011年2月至11月之间,沿着一条严格的交叉研究设计。伦理审查委员会的市政d研究所'Investigacio》(IMIM)批准了这项研究之前,所有的参与者给书面知情同意参与。
我们为这个研究招募了31个志愿者。合格的参与者不吸烟的成年人的年龄60年,健康,没有历史或肺或心血管疾病的结果,或其他急性或慢性疾病(包括感染、发烧、冷)除了零星的鼻过敏,但是没有medication-based治疗。志愿者弃权采取非处方药物(如止痛药),维生素和草药补充剂之前实验的日子。饮酒前的晚上实验仅限于一杯葡萄酒或啤酒。在招聘的时候,第一次进行肺功能测试训练志愿者在肺量测定法测试实验第一天评估其资格和供以后参考。两个小时被发现的平均时间,居民在巴塞罗那花了一整天在运输途中。25因此,所有志愿者暴露2 h要么严重污染空气(位于约5米的一座人行天桥机动交通的主要交通道路(通常是柴油动力)朗达沿海地区)或低陷阱(行人友好的市场square-Barceloneta市场广场)早上8点到10点之间在高峰时间(见在线补充附录图S1)。在每个场合同时两个参与者进行了研究。2 h曝光时间期间,一位与会者进行间歇运动15分钟循环一个周期组成的测力计与15分钟交替休息而第二志愿休息整个2 h曝光。每个志愿者参与的四个暴露场景在一个狭窄的时间排除混杂的季节性变化(见在线补充附录图S2)。锻炼间隔重复了四次总结共1 h 2 h暴露期间锻炼。每个志愿者被要求达到他/她的个人范围的温和PA强度,这是通过他或她的心率控制,连续监测的指尖脉搏血氧计(柯尼卡美能达、日本)。中等强度PA,志愿者的目标心率50 - 70%最大心率,估计也为每个志愿者根据年龄和性别(男性:HRmax = 220(年龄);女性:HRmax = 206 - 0.88(年龄))。26每一个PA的间隔期间,所有的参与者被指示和监督不断同样的技术员,踏板速度和阻力水平让他们接近高层估计温和的PA脉冲范围(70%)的个人最大心率。志愿者们完成了四个暴露场景以随机的顺序。每个志愿者参与所有四个场景:低级和高级空气污染暴露,每个结合,没有爸爸。以避免昼夜效果,所有接触和测量进行了在同一时间在白天以及在同一星期占流量的变化特征。
志愿者填写一边活动日记注意时间,活动地点,旅行方式和感知接触环境烟草烟雾(ETS)或其他污染物在每个实验前3天。让我们估算出志愿者的空气污染暴露和能量消耗由于PA前3天。所有的参与者在所有接触天收到相同的食物。
健康测量
所有基线和接触后健康测量发生在临床研究设施内的研究中心,研究网站5分钟车程。让志愿者接触陷阱之前基线测量最小,志愿者被要求到达早上6:45之前研究中心。在那之前在巴塞罗那陷阱仍然很低。没有限制的志愿者的交通方式选择的研究中心。在志愿者的到来之前他们有休息的时间基线健康值。回国后曝光网站所有参与者仍在一个安静的,温度控制的临床研究机构。所有卫生测量是由训练有素的技术人员根据标准操作程序(SOP)以保证准确的样本集合。
呼出一氧化氮(FeNO)的分数是衡量暴露和3次接触后(ca 30分钟,3 h和暴露后6 h)的化学发光用一个手持一氧化氮(NO)分析器,NIOX米诺(Aerocrine、瑞典)。仪器评估气道没有单一的呼吸方法。测量发生在根据美国胸腔协会和欧洲呼吸协会(ERS)离线测量FeNO指南。188bet官网地址27参与者被要求呼气残余体积,插入的喉舌,吸气,随后通过洗涤器和肺活量呼气到设备10年代以恒定流量约50毫升/秒,导致大约500毫升呼出的气息,这是用于分析。
FeNO测量后,肺功能参数在1 s (FEV用力呼气量1)、用力肺活量(FVC)、最大呼气流量、最大呼气流量的25%和75%肺活量(FEF用力呼气流量25 - 75%)测量使用便携式EasyOne肺活量计(ndd、瑞士)。每个参与者进行至少三个,最多8个演习每个测试时间点。FEV的最佳值1和FVC会议再现性标准不同(≤150毫升)的指导人队和美国胸科学会被选中。28,29日肺量测定法进行基线和ca 30分钟,2 h, 4 h和曝光结束后6 h志愿者在坐姿和穿鼻夹。
血液样本之前和大约30分钟曝光后被从所有参与者。所有静脉穿刺血撤军是由注册护士根据SOP。血液样本中收集的EDTA真空采血管分析完成血液细胞计数(血像)密切撤军后当地医院实验室。血清样本的测量白介素(IL) 1 b, IL - 6,引发,IL - 10和肿瘤坏死因子(TNF)α处理血液后,立即撤军后不久aliquotation储存在−80°C,随后分析了重复使用高灵敏度LUMINEX技术(英国默克密理博)标准程序。一个时间表的健康请参阅在线测量补充附件。
风险监控
现场暴露监测包括连续阅读UFP计数(超细粒子的尺寸范围0.01 - -1.0µm),使用光学粒子计数器共产党3007 (TSI,明尼苏达州,美国)。阅读超过100每立方厘米000个粒子(# /厘米3)3007年从TSI模型中共需要修正巧合,,如果未调整,会导致低估在高浓度的粒子数。30.以下方程应用:cpc_corr = 38 457×(exp (cpc×0.00001))。30.氮氧化物(不x)测量通过一个没有x分析器(2 b技术,博尔德科罗拉多州,美国)。2 h暴露期间点2.5和点10(颗粒物质量与空气动力学直径小于2.5µm (PM2.5),不到10µm (PM10)收集使用哈佛撞击器(HI)诊断和工程)(空气的流量10 L / min。空气质量过滤器样品的重量分析是在一个专业实验室进行根据sop在温度和相对湿度条件下。我们总共收集了112点2.5和点10质量过滤器18场空白样品均匀分布在整个现场工作期间为了收集到的数据进行验证。平均空白值减去从最终颗粒物质量。黑碳(BC)浓度测定使用便携式aethalometer(麦基科学,伯克利,加州,美国),为滤波器衰减修正。31日,32
统计分析
统计分析使用占据V.12。曝光数据被概括为手段,进行相关性检测和转换为差。先验α水平是所有计划比较p < 0.05。正常使用简单的图形化方法和Kolmogorov-Smirnov测试评估。
我们应用混合效应模型分析重复测量数据与基线值和个人作为随机效应来解释个体内变异在所有的卫生成果。血液生物标志物并不是正态分布。占百分之我们计算变化从基线用于混合回归模型。肺量测定法标记和FeNO被用作原油数据和手段从接触后测量退化在一起在每一个模型,而作为协变量包括时间的测量是为了测试非线性响应在不同测量时间点。此外,所有模型都是调整的现场环境温度和相对湿度,性别、年龄和体重指数。占志愿者的暴露实验发生的前一天,我们包括时间估计每个志愿者ETS暴露,表达的为他们的身体活动能量消耗代谢相当于任务根据安斯沃思(满足)等33纲要的身体活动和志愿者的没有2接触使用time-adjusted土地使用回归模型。34
PA与休息,我们测试了在不同的模型无关的陷阱,陷阱和高与低的陷阱网站无论巴勒斯坦权力机构的地位。另一个模型包括四个暴露场景(低和高空气污染有或没有PA)。单一污染物模型包括连续污染物水平的额外调整PA (yes / no)。
此外,我们测试了PA和陷阱站点之间的相互作用,分别和PA和各污染物。
方差分析(方差分析)重复措施应用于测试之间的差异之间的测量时间和接触条件。我们比较不同测量在一个时间点(基线,t1、t2、t3、t4)之间的接触条件,以及之间的预曝光后变更使用方差分析或t测试(在血液标记)在每个单独曝光条件。
结果
学科特点
总体31志愿者招募了研究。所有的参与者除了三个完成了四个不同的暴露场景。其中的两三个志愿者被排除在外,因为预定义的排除标准诊断后进入研究,和一个志愿者参与审判的一天后离开研究由于个人原因。其余28志愿者完成所有四天的审判,因此包含在分析(表1)。
污染水平
所有测量污染物在统计学上显著的高于高空气污染的网站(交通站点)相比,低空气污染的网站(市场广场)。明显对比可以发现没有水平x(高出10倍的交通站点相比市场广场站点),(7×高)和UFP(公元前5×高;表2)。
有高相关性公元前(> 0.9)之间,没有x和UFP浓度,不x和点2.5公元前,以及点2.5没有x和点10。温和的相关性观察点粗(见在线补充附录表S2)。
健康数据
我们比较意味着之间的四个暴露场景,发现基线值之间没有明显的统计学差异(见在线补充附录表S3和S4)。
FEV随时间的变化1FVC, FEV1FEF / FVC比率25 - 75%和FeNO手段结合高陷阱,陷阱,低PA和休息了图1。
意味着比较体育活动与休息,高和低空气污染(PA)曝光。(a)算术的用力呼气量在1 s (FEV1)、用力肺活量(FVC), FEV1/ FVC比率和呼出一氧化氮(FeNO)的分数为所有参与者在基线和跟进。意味着身体活动与休息相结合(A、C、E和G)和高和低空气污染(罪犯和H)。我酒吧显示95%的CIs。星号表示p < 0.05的对比组空气污染暴露于高和低组,根据重复测量方差分析和事后测试。
空气污染物之间的关联、PA和健康的端点
对肺功能和肺部炎症的影响参数
混合效应分析中我们观察到在FEV显著增加1(34 mL, p = 0.001), FVC(29毫升,p = 0.017)和FEF25 - 75%(91毫升,p = 0.001)为PA休息相比,无论陷阱暴露身份。PA无论陷阱暴露状态也显著增加FeNO(十亿分之0.803,p = 0.040;表3)。
暴露场景的PA在低空气污染显著FEV增加1(31 mL, p = 0.025)和FEF25 - 75%(101毫升,p = 0.009)。
点粗统计上显著的增加FeNO(十亿分之0.803,p = 0.040;表3)。
我们的数据只提出了一个统计上显著的相互作用,和点10和点2.5对于FEV1/ FVC比例(分别为p = 0.048和0.047)和PA UFP FeNO (p = 0.046;表3)。
对循环炎症标志物的影响
汇集分析PA相比其他无论陷阱暴露状态与基线的显著增加白细胞(9.7%,p≤0.001),中性粒细胞(18.8%,p≤0.001)和il - 6 (52.3%, p = 0.034;表4)。
暴露场景的分析表明,PA在低陷阱暴露导致增加白细胞(9.8%,p = 0.007),中性粒细胞(24.6%,p≤0.001)和il - 6 (74.2%, p = 0.030)和PA高陷阱暴露增加白细胞(14.1%,p≤0.001)和中性粒细胞减少(21.1%,p≤0.001;表4)。
单一污染物模型显示一个积极的四分位增加点之间的联系10和点2.5和白细胞(4.0%,p = 0.046和5.1%,p = 0.047)。后中性粒细胞增加接触点粗(5.7%,p = 0.049),从基线的减少而引发四分位增加UFP (−1.9%, p = 0.041;表4)。
爸爸,我们发现只有一个统计上显著的互动和点10和点2.5嗜中性粒细胞计数(p = 0.022和0.025,分别;表4)。
讨论
在这种控制情况下交叉设计检查肺功能、肺和系统性炎症,炎症在回答2 h陷阱暴露和PA在实际情况下,我们发现PA与一个小,但在FEV显著增加1、FVC、FEF25 - 75%呼出不,白细胞、中性粒细胞计数和il - 6的分泌。点2.5和点10增加白细胞和中性粒细胞。超细颗粒物减少引发。我们发现有限的和不一致的证据之间的交互的PA和UFP点2.5和点10肺和系统性炎症。
我们的研究增加了有限的证据的小型研究结果不确定,经常混合空气污染的影响而体力活动。我们的研究提供了一个可能的解释的一些意想不到的结果之前的研究和强调评估空气污染的重要性以及PA水平在评估健康影响。
网站的特点
超细粒子的平均浓度,公元前,没有x水平政策网站是5、7和10倍高于测量行业的网站,分别。然而,污染物之间的相关性高了很难单独的对健康的影响的端点。超细粒子平均水平在高流量的网站大大高于那些被发现在现实世界之前曝光的研究在英国,荷兰和比利时。7,9,35意味着粒子浓度和暴露在高空气污染网站类似的测量在室的研究中,36,37在我们的行业网站,空气污染水平相当类似与在其他实验研究归入“高空气污染”或“交通站点”。11,38
肺功能
我们发现PA-associated FEV的增加1、FVC和FEF25 - 75%。这一发现与之前的研究一致研究空气污染对健康的影响结合的短脉冲。作者还观察到一种改进的肺功能在健康参与者暴露后不久。贾尔斯等观察到一个FEV1增加endurance-trained男性在20公里自行车后暴露在空气过滤。增加减毒时参与者接触到柴油废气前锻炼。39Strak等9检查空气污染对健康的影响骑自行车和还显示弱肺功能增加后立即骑自行车,而且只有后6 h -肺功能之间的关联和空气污染。Jarjour等FEV发现统计非重大的变化1当比较肺功能在低流量循环后,高流量的路由。FEV1post-ride增加航线和4 h后在低流量循环路线,而在FEV高流量1略有下降。38在加拿大的一项研究中,42岁健康成年人骑1 h在高流量和低流量的路线以及在室内。作者发现FEV的增加12和3 h后发病。11在健康的参与者,锻炼通常有bronchodilatory效果,一大部分原因要归咎于一个激活的β2-receptors内源性儿茶酚胺。40
局部和全身炎症
我们发现PA与显著增加FeNO接触后气道嗜酸性表明炎症反应。运动对FeNO文学的影响是不一致的;然而,有证据表明锻炼提高的呼出量。27,41,42在我们的研究中,一个显著增加(十亿分之0.803,p = 0.040)观察FeNO粗点的分数。Bos等35发现FeNO水平增加训练后在城市环境中,而FeNO有氧训练后并没有改变农村环境。PA的角色本身的研究尚不清楚,由于潜在的差异这两个培训项目,此外,研究设计不是一个交叉设计主题分配。在另一项研究中,超细粒子和烟尘在循环弱和非统计性显著增加FeNO 6 h后骑自行车。9荷兰一项研究显示TRAP-associated FeNO立即增加和2 h后5 h与间歇接触自行车。10的形成不可能是正常的生理反应运动导致平滑肌松弛。43
系统性炎症反应在我们的研究中以中性粒细胞为主,与PA无论陷阱暴露状态有关。此外,我们发现点10和点2.5增加白血球和点粗中性粒细胞增加。在先前的研究空气污染暴露的影响已经被观察到在系统性炎症主要中性反应。44,45与我们的结果不同的是,空气污染似乎在Bos增加中性粒细胞计数等35研究训练后在市区但不是在那些参与者培训在农村地区。PA强度由运行在这项研究中,这可能是更有力的相比,我们的中等强度骑车协议33此外,影响是基于长期暴露。在另一项研究中观察血液中性粒细胞增加骑车20分钟后在路上骑车后虽然不是一个干净的房间。13UFP水平路上比得上那些低空气污染在我们的网站。McCreanor等7显示,哮喘病患者痰中性粒细胞增加24小时步行了2 h旁边街道交通主要是柴油。
我们观察到显著增加PA后il - 6的水平。il - 6被称为促炎和抗炎细胞因子以及myokine合成肌肉的锻炼,46这与我们的观察是一致的PA后il - 6水平的增加。il - 6的回报刺激等抗炎细胞因子il - 10的释放。47我们没有观察到任何增加il - 10,可能由于太短时间PA和血液之间的撤军来检测这种变化。Nwokoro等48研究上下班骑自行车在伦敦和没有发现il - 6或其他细胞因子增加。在比利时研究il - 6没有显著变化统计从基线后骑自行车主要绕过路附近或在一个干净的房间。13然而,参与者只骑20分钟,时间不够长,导致检测il - 6版本。当地和系统性炎症反应在我们的研究中主要是与粒子大小直径2.5µm之上。点的元素组成粗分数相比有点不同的小点分数,往往含有更多的resuspended灰尘、矿物元素、tire-derived粒子和一些金属。49
我们发现不一致的证据之间的交互空气污染和PA对肺功能、肺部炎症和系统性炎症标记物,这表明PA不修改空气污染的影响。
本研究的强度是其独特的设计:一个实验设置与志愿者暴露于现实世界的情况。我们所知这是第一个研究使用控制的交叉研究设计,使考评的起作用的陷阱。与在室的研究中,暴露在我们的现实世界的设置带来的空气污染物出现在真正的陷阱,这已被证明会导致比室中观察到不同的健康影响研究。50此外,交叉设计有利于排除混杂因素稳定在一个个人随着时间的推移,但不同参与者之间,由于每个志愿者作为他或她自己的控制。
这项研究的一个限制是相对比较小的样本大小导致限制权力为选定的生物标志物,和相对的高曝光“低风险”的网站。此外,我们不能排除,影响不同的女性相比,男性由于不同的激素状态可能导致改变的弱点。的证据严重空气污染暴露的影响尤其是女性是有限的,这项研究的作者为了一对一的女性/男性比例在我们的样例,以确保正常的人口的表现力。然而,由于样本量有限我们认为这不利于进行性别分析。此外,在现实环境中执行实验暗示不可控的研究条件。一些未知的因素,包括日常变化,一系列不清楚修饰符,可能会影响我们的研究结果。同时,我们没有估计吸入剂量的增加由于骑自行车,这有点极限分析。本研究的另一个主要的限制是,志愿者不能蒙蔽曝光条件。志愿者,然而,并不了解污染物的水平。此外,多个比较数据分析仍然是一个限制因素。 However, we reported all p values and pertaining CIs. Moreover, we focused more on the consistency of the results rather than on individual statistically significant p values.
最后,这项研究表明,在健康的参与者,断断续续的温和PA对肺功能有很大好处,即使执行在一个高度汽车废气污染环境。这项研究还表明,微粒空气污染是诱导气道和系统性炎症过程。我们建议未来的研究评估空气污染对健康的影响在活跃的旅游模式应该占巴勒斯坦权力机构的影响。所有选定的生物标志物的变化小,观察到在一个健康的人口没有临床症状。可逆性的临床意义以及这些影响尚不清楚。我们建议评估多个重复短期暴露在类似的设计。
确认
本文中提到的工作是餐前小吃项目的一部分(交通、空气污染和体育活动:一个集成的气候变化的健康风险评估项目和城市政策),这是由可口可乐基金会资助。作者感谢志愿者参加了这项研究中,麦琪和Farre以斯帖现金大奖(IMIM医院德尔医学研究所,人类药理学和临床神经科学组)为我们提供临床测量的设施和他们的支持。他们也乐意承认的专业实验室,奥斯卡二叠纪(del Mar IMIM医院医学研究Institute-URLEC)和Parc de你好Mar生物(MARBiobanc由研究院祝您健康卡洛斯三世费德(RD09/0076/00036))为样本存储。逃避项目(欧洲军团的研究空气污染的影响)和杰拉德Hoek (ira),抢劫Beelen (ira)和玛尔塔Cirach(来)为他们的帮助和提供我们land-use-regression估计,佐拉娜约万诺维奇安徒生(哥本哈根大学)统计的建议,塔尼亚Sillero马丁内斯和安娜(来),下一步将如何使这一有用的技术支持,Grisa Mocniek(气溶胶、斯洛文尼亚)提供microaethalometer(麦基科学、美国),和风险评估科学研究所(ira)提供哈佛撞击器(你好)。
引用
补充材料
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补充数据
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在这个数据补充文件:
- 数据补充1——在线补充
脚注
贡献者NK参与了概念、假设描述和设计的研究中,数据的采集,数据分析和解释,本文的写作。与参与的概念、假设描述和设计的研究,充分参与文章修订之前提交。DW参与了数据的采集和数据分析。DM参与了数据分析。GC-T和磅参与数据的采集。SG参与了概念、假设研究的描述和设计,数据分析和解释,并充分参与文章修改之前提交。MJN获得资金,参与了概念、假设研究的描述和设计,数据分析和解释,并充分参与文章修改之前提交。
相互竞争的利益一个也没有。
病人的同意获得的。
伦理批准拉西etico de Investigacion de你好我们帕洛阿尔托研究中心3月,西班牙巴塞罗那。
出处和同行评议不是委托;外部同行评议。