空氣污染、哮喘對(duì)兒童肺功能的影響及其與尿液克拉拉蛋白關(guān)系的研究.pdf

1、目的：
　　據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)告，每年空氣污染將導(dǎo)致30萬(wàn)人死亡，2000萬(wàn)人患呼吸系統(tǒng)疾病，經(jīng)濟(jì)損失大約在5000億人民幣（占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的3％左右）。與成年人相比，由于兒童特殊體征和尚未發(fā)育完全的呼吸、免疫、內(nèi)分泌等系統(tǒng)，使其成為空氣污染危害的易感人群和呼吸系統(tǒng)疾病的主要發(fā)病人群。因此，深入開展空氣污染對(duì)兒童呼吸系統(tǒng)疾病的影響研究具有重要意義。
　　哮喘，是兒童呼吸系統(tǒng)疾病的主要發(fā)病病種，以支氣管炎癥、高反應(yīng)性和可逆性氣道堵塞

2、為主要特征。據(jù)全球哮喘防治倡議專家組在全球哮喘負(fù)擔(dān)研究中發(fā)現(xiàn)哮喘患病率在0.7％-18.4％之間，據(jù)此估計(jì)全世界約有3億人患有哮喘，并預(yù)測(cè)到2025年哮喘人群將達(dá)到4億。目前認(rèn)為環(huán)境因素是引起哮喘的重要原因，在環(huán)境因素中空氣污染物是引起哮喘的確定性因素。哮喘是氣道慢性炎癥性疾病，涉及復(fù)雜的細(xì)胞和介質(zhì)的相互作用機(jī)制。炎癥機(jī)制的發(fā)生通常是內(nèi)源性事件和外源性環(huán)境氧化劑共同敏化作用的結(jié)果。最近的研究表明過(guò)敏性疾病的主要原因可能是由于氣道上皮的某

3、些功能或結(jié)構(gòu)缺陷造成的。盡管氣道上皮的變化有待闡明，可能的機(jī)制是上皮細(xì)胞分泌的免疫調(diào)節(jié)蛋白被破壞或去分化引起的。
　　分子生物標(biāo)志物是一個(gè)有用的工具，它可以用來(lái)評(píng)估呼吸系統(tǒng)疾病的潛在病理生物學(xué)機(jī)制，同時(shí)在出現(xiàn)臨床病理癥狀前揭示環(huán)境污染物暴露后的早期健康影響效應(yīng)。肺表面活性物質(zhì)蛋白，如16-kDa克拉拉細(xì)胞蛋白，被認(rèn)為是肺上皮完整性的敏感生物標(biāo)記物。因?yàn)樗哂锌寡?，免疫調(diào)節(jié)和免疫抑制等作用，所以CC-16蛋白已經(jīng)被認(rèn)為是哮喘研究的重

4、要生物標(biāo)志物之一。由于血清和尿液中的CC-16濃度具有較強(qiáng)相關(guān)性，并且對(duì)于腎臟健康的人血清中CC-16通過(guò)腎排泄到尿液中。因此， CC-16可以通過(guò)尿液采樣代替血清采樣。然而，目前很少有研究對(duì)尿液CC16蛋白在空氣污染導(dǎo)致兒童哮喘或肺損傷效應(yīng)的發(fā)展過(guò)程中的作用進(jìn)行有關(guān)探討。因此探討CC16含量變化、空氣污染暴露以及與兒童哮喘發(fā)病間的關(guān)系，有助于揭示哮喘的潛在發(fā)病機(jī)制。本文通過(guò)對(duì)中國(guó)東北地區(qū)9-15歲兒童的橫斷面研究建立兒童肺功能指標(biāo)（F

5、VC、FEV1、PEF和MMEF等）預(yù)測(cè)方程并確定肺功能預(yù)測(cè)值，按照空氣污染濃度將研究對(duì)象暴露水平分成高污染組和低污染組，探討長(zhǎng)期環(huán)境空氣污染暴露和遼寧省9-15歲兒童的肺功能關(guān)系。同時(shí)，通過(guò)基于橫斷面研究的基礎(chǔ)上采用巢式病例對(duì)照研究評(píng)價(jià)尿液中的CC16與兒童肺功能的關(guān)系，并探討空氣污染暴露、哮喘對(duì)尿液CC16蛋白的變化及其影響程度。
　　方法：
　　本研究第一部分研究設(shè)計(jì)采用橫斷面研究，應(yīng)用分層隨機(jī)整群抽樣方法，于2011

6、-2012年在遼寧省14個(gè)城市中的五個(gè)城市抽取研究樣本人群。最終，納入3922名健康無(wú)吸煙史兒童。其中，男性兒童1974名，女性兒童1948名。肺功能指標(biāo)包括FVC、FEV1、MMEF和PEF等，檢測(cè)采用美國(guó)胸科協(xié)會(huì)和歐洲呼吸協(xié)會(huì)專家委員會(huì)于2005年共同制定的肺功能聯(lián)合指南的標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)儀器為意大利(Spirolab，MIR)可攜帶式電子肺功能儀。首先，將3922個(gè)樣本數(shù)據(jù)隨機(jī)分成訓(xùn)練子集和驗(yàn)證子集兩部分，各包含樣本數(shù)據(jù)2078例和18

7、44例?；谟?xùn)練子集的數(shù)據(jù)，應(yīng)用直線線性回歸方程、二次多項(xiàng)式、指數(shù)或者對(duì)數(shù)回歸模型對(duì)肺功能指標(biāo)和人體測(cè)量變量進(jìn)行擬合，建立不同性別的FVC、FEV1、MMEF和PEF（因變量）等肺功能指標(biāo)與年齡、身高和體重（自變量）之間的回歸預(yù)測(cè)方程?；貧w方程擬合優(yōu)度檢驗(yàn)依據(jù)R2（決定系數(shù)）和剩余標(biāo)準(zhǔn)差等指標(biāo)，最后選擇R2最大和剩余標(biāo)準(zhǔn)差最小的方程為最佳回歸預(yù)測(cè)模型結(jié)果。然后，在驗(yàn)證子集中，利用通過(guò)訓(xùn)練子集擬合的肺功能預(yù)測(cè)方程及部分國(guó)內(nèi)外報(bào)道的肺功能預(yù)

8、測(cè)方程獲取每個(gè)兒童基于不同預(yù)測(cè)方程相應(yīng)的肺功能預(yù)測(cè)值。同時(shí)，采用配對(duì)設(shè)計(jì)t檢驗(yàn)對(duì)本研究肺功能預(yù)測(cè)方程與其他研究預(yù)測(cè)方程的預(yù)測(cè)值和肺功能實(shí)際值差值進(jìn)行差異性比較分析。
　　本研究第二部分的樣本源自于論文第一部分2011-2012年遼寧地區(qū)9-15歲兒童肺通氣功能正常值預(yù)測(cè)方程研究的同一人群，最終納入各方面信息數(shù)據(jù)完全的3415名兒童（非哮喘兒章）進(jìn)行空氣污染與兒童肺功能分析研究。該人群的具體抽樣方案詳見論文第一部分。同時(shí)，采用巢式病

9、例對(duì)照研究，在橫斷面研究4542名兒童中有147名兒童報(bào)告經(jīng)醫(yī)生診斷患有哮喘，以此147名兒童作為病例組。在其余4391名兒童中選取390名健康兒童作為對(duì)照組，進(jìn)行尿液克拉拉蛋白與兒童肺功能的相關(guān)研究。
　　第三部分以報(bào)告經(jīng)醫(yī)生診斷患有哮喘的147名兒童為病例組，采用巢式病例對(duì)照研究，在其余4391名兒童中選取390名健康兒童作為對(duì)照組。應(yīng)用人體克拉拉細(xì)胞蛋白酶聯(lián)免疫試劑盒檢測(cè)其尿液CC16(R&D Systems，USA)，并校

10、正了尿肌酐。在哮喘病例組和對(duì)照組分層分析的基礎(chǔ)上采用多元線性回歸對(duì)空氣污染暴露與CC16之間的關(guān)系進(jìn)行探討，并按照性別分層分析討論CC16與哮喘之間的關(guān)系。
　　使用SAS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，所有的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)均為雙側(cè)檢驗(yàn)，以P＜0.05作為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的標(biāo)準(zhǔn)，分別用卡方檢驗(yàn)和t檢驗(yàn)或Wilcoxon秩和檢驗(yàn)比較分類變量和連續(xù)變量在不同組間中的差異。應(yīng)用Pearson線性相關(guān)分析法分析各指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系。以單因素和多因素Log

11、istic或者多元線性回歸模型計(jì)算各因素的比值比(OR)或回歸系數(shù)(β)及其95％可信區(qū)間(CI)。
　　結(jié)果：
　　本研究第一部分以身高、體重和年齡作為肺功能指標(biāo)預(yù)測(cè)變量，采用逐步線性回歸向前法獲得的簡(jiǎn)單線性回歸方程具有較好的擬合效果。以本研究預(yù)測(cè)方程所得男性兒章肺功能預(yù)測(cè)值與實(shí)際值相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)意義，但以其他已有的國(guó)內(nèi)外部分預(yù)測(cè)方程所得男性兒童肺功能預(yù)測(cè)值與實(shí)際值差值均數(shù)較大且差異有統(tǒng)計(jì)意義。本研究預(yù)測(cè)方程和其他已有預(yù)測(cè)

12、方程所得女性兒童肺功能預(yù)測(cè)值與實(shí)際值相比差異均有統(tǒng)計(jì)意義，但以本研究預(yù)測(cè)方程所得肺功能預(yù)測(cè)值與實(shí)際值差值的均數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他已有預(yù)測(cè)方程。表明本研究預(yù)測(cè)方程擬合效果和預(yù)測(cè)作用優(yōu)于其他現(xiàn)有研究方程。
　　第二部分采用單污染模型和多污染模型在調(diào)整性別、年齡、體重指數(shù)、父母受教育程度和吸煙等變量后，應(yīng)用多元線性回歸探討長(zhǎng)期環(huán)境空氣污染暴露和兒童肺功能的關(guān)系。在SO2單污染模型中，不同污染暴露分組中FVC、FEV1、PEF、FEF25、預(yù)測(cè)

13、值FVC％、預(yù)測(cè)值FEV1％、預(yù)測(cè)值PEF％和預(yù)測(cè)值FEV25％等肺功能指標(biāo)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性，且高濃度組其肺功能低于低濃度組。在PM10單污染模型中，不同污染暴露分組中PEF、FEF25、APPEF和APV75等肺功能指標(biāo)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性，且高濃度組其肺功能低于低濃度組。在多污染模型中，F(xiàn)VC、FEV1、PEF、FEF25、預(yù)測(cè)值FVC％、預(yù)測(cè)值FEV1％、預(yù)測(cè)值PEF％和預(yù)測(cè)值FEV25％等肺功能指標(biāo)與SO2呈負(fù)相關(guān)。PEF和APPE

14、F等肺功能指標(biāo)與PM10呈負(fù)相關(guān)。NO2污染暴露分組中FEV1、PEF和預(yù)測(cè)值PEF％等肺功能指標(biāo)雖然具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性，但高濃度組的肺功能卻高于低濃度組。
　　同時(shí)，采用多元線性回歸分析法分析尿液CC16水平與肺功能關(guān)聯(lián)關(guān)系調(diào)整性別、年齡、BMI、父母受教育程度及被動(dòng)吸煙等混雜因素后發(fā)現(xiàn)尿液CC16與FVC具有正相關(guān)關(guān)系（P=0.019），與FEV1的正相關(guān)關(guān)系接近顯著性差異(P=0.091)，提示CC16可能是肺功能指標(biāo)高低的正

15、向關(guān)聯(lián)蛋白。
　　第三部分多因素分析結(jié)果顯示，在調(diào)整性別、年齡、BMI和父母受教育程度等變量后，單污染模型中，尿CC16蛋白水平與年齡、性別具有相關(guān)關(guān)系，并且和兩歲前被動(dòng)吸煙暴露均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（校正后的回歸系數(shù)β[95％CI]分別為:SO2污染模型為-0.292[-0.492，-0.091]，NO2污染模型為-0.288[-0.487，-0.089]，PM10污染模型為-0.291[-0.490，-0.091]）。同時(shí)，NO2或P

16、M10單污染模型中NO2、PM10高污染暴露組的尿CC16低于低污染暴露組。在SO2、NO2、PM10多污染物模型中，在調(diào)整其他影響因素的前提下，年齡、性別和兩歲前被動(dòng)吸煙暴露等變量仍然是尿CC16的主要影響因素，且兩歲前吸煙暴露組兒童其尿液CC16顯著低于非暴露組兒童。同時(shí)，NO2、PM10高污染暴露組其尿CC16低于低污染暴露組。
　　同時(shí)，本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在調(diào)整與CC16相關(guān)的其它因素后，男性組尿液CC16水平可進(jìn)入是否患有

17、哮喘的logistic回歸模型，并顯示CC16是哮喘的保護(hù)因素。
　　結(jié)論：
　　1、本研究建立了中國(guó)遼寧省9-15歲兒童兒童肺功能預(yù)測(cè)方程。
　　2、本研究顯示長(zhǎng)期高濃度空氣污染暴露，特別是SO2和PM10將會(huì)損害兒童肺功能，空氣污染暴露對(duì)于兒童大小氣道均具有損害效應(yīng)。同時(shí)，肺功能FVC減低兒童其尿液中的CC16水平較低，表明尿液CC16或許可以作為肺功能減低的生物標(biāo)志物。
　　3、本研究結(jié)果表明兒章嬰幼兒期環(huán)