基于非线性暴露反应函数的全球PM2.5相关婴儿死亡率负担评估研究

《The Innovation》：Estimating the global burden of infant mortality attributable to ambient particulate pollution: Analysis using a nonlinear exposure-response function that combines multinational linear effect estimates

本刊推荐：为突破传统线性模型的局限，研究团队通过系统文献回顾和多中心流行病学重新分析，构建了PM2.5与婴儿死亡率的非线性暴露反应函数（ERF）。研究发现2019年全球有144万婴儿死亡与产前PM2.5暴露相关，且归因分数从1998年的32.6%升至39.3%。该研究为全球空气污染健康评估提供了创新方法学支持。

　　

当全球93%的儿童生活在空气污染超标的环境中，细颗粒物PM_2.5已成为威胁婴幼儿健康的隐形杀手。尽管已有研究证实PM_2.5暴露与婴儿死亡率存在关联，但传统基于特定病因的评估方法（如全球疾病负担研究GBD）可能严重低估实际负担——仅考虑早产、低出生体重和呼吸道感染三种途径，而忽略了先天性缺陷、婴儿猝死综合征等其他重要致病通路。更关键的是，现有研究多采用线性假设，无法真实反映不同污染浓度下的风险变化规律。

为破解这一难题，北京大学公共卫生学院董彦君、童明坤等研究人员在《The Innovation》发表了开创性研究。团队创新性地构建了非线性暴露反应函数，首次对PM_2.5相关的全球婴儿死亡率负担进行全面评估。这项研究不仅揭示了产前暴露比产后暴露更具危害性的重要规律，还发现污染效应在低浓度区间（<20μg/m3）反而更强的反常现象。

研究团队通过三大技术路径展开攻关：首先采用系统文献回顾和Meta分析方法整合11项既往研究的证据；其次对56个中低收入国家的 Demographic and Health Survey（DHS）数据进行多中心流行病学重新分析，获得国家层面的局部效应估计；最后运用变系数Meta回归模型，将局部线性估计值转化为全局非线性暴露反应函数。特别值得关注的是，研究引入机器学习中的留一法（leave-one-out）进行异常值修剪，确保了模型的稳健性。

研究结果部分呈现了丰富的发现：

系统回顾与Meta分析显示，在排除异常值后，PM_2.5每增加10μg/m3，婴儿死亡率总体升高5.1%（95%CI：2.5%-8.3%）。分层分析表明产前暴露的效应值（OR=1.017）虽略低于产后暴露（OR=1.047），但统计学显著性更稳定。值得注意的是，文献中存在明显异质性（I2=90%），暗示线性假设可能掩盖了真实的浓度反应关系。

DHS重新分析结果印证了空间异质性。涵盖56国的数据分析发现，产前暴露效应在低污染区域（PM_2.5≤25μg/m3）最强（OR=1.013），中（25-35μg/m3）、高（>35μg/m3）浓度区域依次减弱，呈现显著的浓度梯度差异（p=0.08）。这种"低浓度高效应"的模式挑战了传统认知。

非线性暴露反应函数图谱揭示出关键规律。通过整合局部估计值构建的ERF显示，产前PM_2.5暴露与婴儿死亡率的关系呈单调次线性特征——在低浓度端曲线斜率更陡峭，随着浓度升高效应增幅趋缓。以10μg/m3为理论最小风险暴露水平（TMREL），当浓度升至50μg/m3时，相对风险达到1.3倍。

负担评估结果触目惊心。1998-2019年间，全球PM_2.5相关婴儿死亡数从222万降至144万，但归因分数却从32.6%逆势上升至39.3%。这一悖论现象揭示：尽管儿童医疗条件改善降低了整体死亡率，但空气污染的相对威胁程度不降反升。空间分布显示南亚、东亚和撒哈拉以南非洲是重灾区，而中国、阿拉伯地区等地的绝对死亡数下降明显。

与GBD结果的对比凸显方法学革新价值。2019年本研究估计的归因分数（39.3%）远超GBD评估结果（5.62%），即使取置信区间下限（12.47%）仍是GBD的两倍以上。这种巨大差异印证了全病因评估方法相比特定病因路径法的优越性，避免了对先天性缺陷、腹泻等次要通路的遗漏。

讨论部分深入剖析了生物学机制。婴幼儿之所以对PM_2.5特别敏感，源于其未发育完善的呼吸和免疫系统、更高的单位体重氧耗量等生理特点。产前暴露可通过胎盘屏障直接干扰胎儿发育，诱发氧化应激和内皮功能障碍，导致早产、低出生体重等不良妊娠结局；产后暴露则损害器官发育，增加哮喘、神经系统障碍等风险。这种生命早期暴露不仅造成即时危害，更可能通过表观遗传等机制产生远期健康效应。

研究也坦诚指出四大局限：未区分PM_2.5组分毒性差异、缺乏死因特异性数据、低浓度区域样本不足、未考虑室内空气污染的协同效应。这些正是未来研究需要突破的方向。

这项研究的重大意义在于首次构建了全球适用的PM_2.5-婴儿死亡率非线性暴露反应函数，为准确量化空气污染的健康负担提供了方法学利器。其揭示的"低浓度高效应"规律对修订环境标准具有重要政策启示，而全病因评估框架的建立则弥补了传统方法的不足。随着全球气候变化和环境污染加剧，这项研究为制定精准化的婴幼儿健康保护策略提供了科学依据，推动环境健康研究向更精细化的非线性模型时代迈进。