野火细颗粒物(PM2.5)与早产风险的全美前瞻性队列研究：暴露强度、持续时间和关键窗口期的分析

《The Lancet Planetary Health》：Wildfire-specific fine particulate matter and preterm birth: a US ECHO Cohort analysis

本期推荐美国国立卫生研究院环境对儿童健康结果(ECHO)项目的最新研究成果。为探究野火产生的细颗粒物(PM2.5)对妊娠结局的影响，研究团队通过对2006-2020年全美30个研究中心的20034例单胎出生数据进行分析，首次系统评估了野火PM2.5暴露强度、持续时间和妊娠期关键窗口与早产风险的关联。研究发现美国西部地区妊娠期暴露于高浓度(≥5μg/m3)野火PM2.5可使早产风险显著增加1.8%-3.0%，且存在暴露-反应关系。这项发表于《柳叶刀-星球健康》的研究为制定孕期野火烟雾暴露的公共卫生干预策略提供了重要证据。

　　

随着气候变化加剧，全球野火活动日益频繁，野火烟雾已成为大气细颗粒物(PM_2.5)的重要来源。特别令人担忧的是，研究表明野火产生的PM_2.5可能比来自其他来源的环境PM_2.5具有更强的毒性，这与其化学成分、氧化潜力和粒径分布的差异有关。孕妇和发育中的胎儿可能对野火PM_2.5特别敏感，这些颗粒物可能通过氧化应激、炎症反应、表观遗传编程以及颗粒物直接穿过胎盘屏障等途径影响妊娠结局。

早产（妊娠37周前分娩）是一个重大的公共卫生问题，美国约10%的活产婴儿为早产，这些婴儿面临不良新生儿结局的风险增加，且可能在整个生命周期中出现呼吸系统和神经发育问题。虽然已有研究将环境PM_2.5暴露与早产风险联系起来，但关于野火特异性PM_2.5对早产影响的研究仍然有限，特别是在暴露强度、持续时间和妊娠期关键窗口期的作用方面存在知识空白。此外，先前的研究主要集中在特定地区（如加利福尼亚州），缺乏全国范围的代表性数据。

为了填补这些研究空白，由Allison R Sherris领衔的研究团队在《柳叶刀-星球健康》上发表了题为"野火特异性细颗粒物与早产：美国ECHO队列分析"的研究论文。该研究利用美国环境对儿童健康结果(ECHO)项目的前瞻性队列数据，首次在全国范围内系统评估了妊娠期暴露于野火PM_2.5与早产风险之间的关联，特别关注了暴露强度、持续时间和时间窗口的效应。

研究团队采用了多项关键技术方法开展此项研究。他们利用了2006-2020年间全美30个ECHO研究中心的20034例单胎出生数据，这些数据来自一个具有地理多样性的前瞻性队列。暴露评估采用了一种先进的机器学习模型，该模型结合卫星影像和模拟空气轨迹，生成人口加权的普查区每日野火PM_2.5浓度估计值。研究人员创新性地定义了多种暴露指标，包括不同强度阈值（>0、≥2.5、≥5.0和≥10.0μg/m³）的烟雾天数以及连续烟雾日（烟雾波）。统计分析采用调整后的汇集逻辑回归模型，控制了多种潜在混杂因素，并评估了效应修饰因素。

研究结果

研究人群特征

最终分析纳入了20034例单胎出生，来自美国本土48个州和哥伦比亚特区的30个研究点。其中1687例（8.4%）为早产。研究对象的平均年龄为30.6岁，种族构成多样。妊娠期平均每日野火PM_2.5浓度为0.36μg/m³，平均暴露于22.2个烟雾日（任何野火PM_2.5浓度>0μg/m³）。美国西部地区的野火PM_2.5暴露浓度最高。

野火PM_2.5暴露与早产的关联

在全国分析中，野火PM_2.5暴露指标与早产之间的关联估计值均为正值但包含零值。而在美国西部样本（N=5807）中，研究发现平均每日野火PM_2.5每增加1μg/m³，早产优势比(OR)为1.139；暴露于野火PM_2.5浓度≥5.0μg/m³的烟雾日每增加一天，OR为1.018；浓度≥10.0μg/m³的烟雾日每增加一天，OR为1.030。此外，暴露于持续≥4天、浓度≥5.0μg/m³的烟雾波与早产风险增加相关（OR 1.185）。

暴露时间窗口分析

通过评估妊娠各周的烟雾日与早产的关联，研究发现中等强度（PM_2.5 ≥5.0μg/m³）的烟雾日在妊娠中期（峰值在21周）与早产相关，而高强度（PM_2.5 ≥10.0μg/m³）的烟雾日则在妊娠晚期（峰值在31周）与早产相关。

效应修饰分析

效应修饰分析显示，女性婴儿与烟雾日暴露相关的早产风险高于男性婴儿（交互作用p=0.010）。未发现基于孕妇种族或社区贫困率的显著效应修饰。

研究结论与讨论

这项大规模前瞻性队列研究提供了野火PM_2.5暴露与早产风险关联的重要证据。研究的主要发现是，在美国西部地区，妊娠期暴露于中高强度野火PM_2.5与早产风险增加显著相关，且存在暴露-反应模式——暴露强度越高、持续时间越长，风险增加越明显。

研究结果强调了野火PM_2.5暴露特征（强度、持续时间和时间窗口）在评估健康风险时的重要性。研究发现的不同强度烟雾日对应不同关键窗口期（中等强度对应妊娠中期，高强度对应妊娠晚期）表明，野火PM_2.5可能通过不同的生物学机制影响早产风险。妊娠中期是胎盘生长和血管生成的关键时期，可能对PM_2.5的生物学效应特别敏感。

美国西部地区发现的显著关联可能与多种因素有关，包括西部地区野火烟雾更新鲜、成分可能更具毒性，以及地区间住房特征、空调使用和气候条件的差异。全国分析中关联较弱可能是由于其他地区暴露异质性较低和暴露测量误差较大所致。

研究的优势包括使用前瞻性队列数据而非行政记录、详细的协变量信息、纵向居住史以及全国代表性样本。局限性包括野火PM_2.5模型性能的空间异质性，以及未探讨野火PM_2.5与极端温度的交互作用。

随着气候变化预计将增加野火活动的频率、规模和持续时间，人群暴露于高强度、长持续时间野火事件的可能性增大。这项研究的结果强调了针对孕妇制定减少野火烟雾暴露的公共卫生干预措施的必要性，特别是在野火高发地区和高强度烟雾事件期间。未来的研究应继续探索区域易感性差异、与极端高温等共同暴露的效应，以及干预策略的有效性。