《Environmental Reviews》：Environmental assessment of three Southern Brazilian rivers using an integrated biomarker response index in
Hypostomus ancistroides applied to GIS
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本研究通过ExWAS、LightGBM等分析揭示自然环境和建成环境与心力衰竭发病显著相关，发现自然空间和基础设施完善可降低风险，而污染和交通密度升高风险，BMI作为中介因素。研究为环境干预政策提供依据。
Xuewei Huang | Siyu Yin | Meng Yao | Fang Lei | Weifang Liu | Lijin Lin | Tao Sun | Yuanyuan Cao | Xingyuan Zhang | Ru Li | Liwen Wang | Yufeng Hu | Lan Bai | Jingjing Cai
中南大学第三湘雅医院心血管内科临床研究中心，中国长沙
摘要
自然环境和人造环境与心血管健康密切相关，然而导致心力衰竭（HF）风险的环境因素仍知之甚少。在一项针对377,694名基线时无HF症状的英国生物银行（UK Biobank）参与者的前瞻性队列研究中，我们采用全暴露组（exposome-wide）方法分析了241种环境暴露与HF发病风险之间的关联。我们的分析包括通过Cox回归进行的全暴露组关联研究（ExWAS）、利用正则化Cox回归和LightGBM模型识别关键暴露因素，以及通过自组织映射和k均值聚类进行模式识别以评估累积效应。在调整混杂因素和多重检验后，有54种暴露因素与HF风险显著相关。结合正则化模型和LightGBM的结果，我们发现了保护性因素（如更大的自然空间和较低的空气污染）以及风险因素（如靠近工业设施和高交通密度）。研究确定了7种环境模式，其中最低HF风险与高自然环境和完善的基础设施相关。BMI被发现在这些环境因素与HF之间起中介作用。我们的发现表明，自然环境和人造环境与HF风险存在强烈关联，针对减少环境污染和优化社区设计的策略可能为缓解HF负担提供有效途径。
引言
心力衰竭（HF）是一种异质性临床综合征，其特征是心脏无法泵送足够的血液以满足身体需求1。HF通常继发于严重的心脏损伤，其具体的病理生理机制和临床表现取决于病因和疾病严重程度<2, 3>。全球有超过6000万人受到HF的影响4。尽管HF在年轻人中的发病率逐渐增加，但年龄增长仍然是最重要的风险因素，患病率大约每增加十年就会翻一番<3, 5>。冠状动脉疾病、高血压、肥胖和糖尿病是HF的主要心血管代谢风险因素<3, 6>。因此，随着人口老龄化和心血管风险因素的普遍增加，HF的全球负担预计将持续上升<6>。HF的预后仍然较差，5年生存率仅为57%，这凸显了识别其风险因素的公共卫生重要性<7>。最近的研究表明，环境暴露而非遗传因素是衰老和与年龄相关疾病的主要驱动因素<8>。不良的自然和人造环境因素已被认为是心血管疾病的关键风险因素<9, 10, 11, 12>。然而，与其他心血管疾病相比，关于HF发病机制的环境决定因素仍存在显著的知识空白<13>。
以往的研究主要集中在孤立的环境因素上，如空气污染和噪音<13, 14, 15>。最近的研究强调了自然环境和饮食环境的潜在作用<16, 17>。然而，环境因素之间的高度相关性使得这些发现的准确解释变得复杂<18>。因此，有必要详细评估多方面的现实世界环境暴露与HF风险之间的关系。
2005年提出的“暴露组”（exposome）概念涵盖了整个生命周期中遇到的所有环境暴露，包括来自自然环境、人造环境和社会环境的暴露<19, 20, 21>。这一框架已成为一种有价值的科学工具，可以减少选择性报告偏差，并考虑多种暴露的联合效应<22>。
在这项研究中，我们采用全暴露组分析方法，系统地调查了241种环境暴露与37万多名英国生物银行（UKB）参与者中HF发病之间的关联。我们的主要分析包括三个部分：（1）评估每种个体环境暴露与HF风险之间的关联；（2）识别关键环境暴露；（3）通过环境模式识别来评估多种暴露的累积影响。此外，我们还探讨了可能介导环境暴露对HF风险影响的潜在途径。
参与者
英国生物银行（UKB）是一项在英国进行的大型前瞻性队列研究，2006年至2010年间招募了50多万名40-69岁的参与者，并持续进行随访。UKB收集了关于社会人口统计特征、病史、生活方式和心理社会因素的广泛数据，以及生理测量和生物样本。该队列的详细信息已在先前研究中描述<23, 24>。UKB获得了西北多中心研究伦理委员会的批准
参与者特征
本研究共纳入了377,694名在基线时具有环境暴露数据且无HF病史的参与者。他们的基线特征见表1。与被排除的参与者相比，纳入分析的参与者受教育程度较低（标准化平均差异=0.12，见补充表3），其他特征相似。参与者来自英格兰的16个评估中心。UKB的招募中位年份为
讨论
基于超过37万名英国生物银行参与者的前瞻性队列，我们系统地分析了自然环境和人造环境对HF风险的影响。通过ExWAS、弹性网络Cox回归和LightGBM的研究结果，我们发现自然环境和完善的社区基础设施与HF风险存在保护性关联，而空气污染、靠近工业设施和密集的交通网络则是增加HF风险的主要环境因素。
结论
本研究系统评估了241种自然和人造环境因素对HF风险的影响，强调了优化社区规划和污染控制在减轻HF负担方面的潜力。特别是在发展中国家快速城市化的地区，迫切需要进一步的研究，以制定促进心血管健康的政策干预和城市设计策略。
CRediT作者贡献声明
Yufeng Hu： 资金获取、数据管理。
Liwen Wang： 数据管理。
Siyu Yin： 形式分析、调查、方法学、可视化、初稿撰写。
Xuewei Huang： 初稿撰写、形式分析。
Yuanyuan Cao： 数据管理。
Tao Sun： 数据管理。
Ru Li： 数据管理。
Xingyuan Zhang： 数据管理。
Fang Lei： 形式分析。
Jingjing Cai： 初稿撰写、监督、资源协调、资金获取。
Meng Yao： 初稿撰写、形式分析。
资助
本工作得到了非传染性疾病-国家科技重大项目（2023ZD0503300）、湖南省自然科学基金重点项目（2024JJ3043）、国家自然科学基金（81870171, 82270615）、江西省重点研发计划（20243BCC31005）、江西省“开放竞争引领”重点研发计划（20223BBG71008）以及江西省****的支持
利益冲突声明
? 作者声明没有已知的财务利益冲突或可能影响本文工作的个人关系。
致谢
我们感谢英国生物银行研究的所有参与者和工作人员。
