环境空气污染通过睡眠质量介导增加2型糖尿病风险的队列研究：来自英国生物样本库的证据

《BMC Public Health》：The mediation effect of sleep quality on the association between ambient air pollution and type 2 diabetes among UK adults: a population-based cohort study

本研究针对空气污染与2型糖尿病(T2D)关联机制不明确的问题，通过英国生物样本库226,188名基线无T2D的参与者数据，采用分层Cox回归和因果中介模型分析PM2.5、PM10、NO2和NOx对T2D发病的影响及睡眠质量的中介作用。结果显示，每10μg/m3污染物浓度增加对应的T2D风险比(HR)为1.03-1.76，且睡眠质量介导了19.12%-37.28%的效应。该研究首次在人群层面证实睡眠质量是空气污染致T2D的重要中介因子，为通过改善睡眠干预T2D提供了新靶点。

　　

随着全球经济快速发展和城市化进程加速，2型糖尿病已成为紧迫的全球健康问题。当前全球约有5.37亿成人患有糖尿病，其中超过90%为2型糖尿病。长期代谢失衡显著增加微血管和大血管并发症风险，导致器官功能障碍和过早死亡。面对2型糖尿病巨大的疾病负担，探索可改变的保护和风险因素已成为公共卫生领域的重点议题。

除传统行为与代谢风险因素外，新兴流行病学证据表明空气污染与2型糖尿病风险存在正相关，但潜在的生物学机制尚不明确。阐明这些机制有助于识别易感人群并制定针对性预防策略。新证据显示，空气污染会加剧失眠、打鼾等多种不良睡眠结局。值得注意的是，睡眠是一个多维结构，结合多个维度能更全面反映个体睡眠质量。然而现有研究主要关注孤立的睡眠行为，缺乏反映整体睡眠质量的综合睡眠评分。此外，睡眠作为可改变的行为模式，已被证明与2型糖尿病风险相关。

实验室研究表明，环境空气污染物可通过扰乱昼夜节律信号通路导致小鼠葡萄糖耐量受损和胰岛素抵抗，这提示睡眠质量可能是环境空气污染物与2型糖尿病关联的中介环节。然而，目前缺乏基于人群的研究来探讨改善可调节的睡眠质量能在多大程度上减轻空气污染物对2型糖尿病的有害影响。确定整体睡眠质量在空气污染物与2型糖尿病关联中的中介程度，将显著增强我们对潜在机制的理解，为针对特定中间因素制定干预措施提供依据。

为此，Lin等人在《BMC Public Health》发表了一项基于人群的队列研究，采用因果分析方法探讨睡眠质量在空气污染与2型糖尿病关联中的作用。该研究旨在从绝对和相对尺度上检验这种关系，从而充分评估影响程度并确定其对公共健康的潜在影响优先级。

研究团队利用英国生物样本库数据，纳入基线无2型糖尿病的226,188名40-69岁参与者，采用土地利用回归模型评估PM_2.5、PM₁₀、NO₂和NO_x的年均浓度，通过七项睡眠行为构建综合睡眠评分，使用分层Cox回归模型和Aalen加性风险模型估计污染物与2型糖尿病的关联，并采用因果中介模型量化睡眠质量的中介效应。

主要研究方法

研究采用英国生物样本库前瞻性队列设计，基线纳入502,489名参与者，最终分析226,188名具有完整信息的参与者。空气污染暴露通过ESCAPE土地利用回归模型评估，睡眠质量通过七项自评行为构建的综合评分衡量。统计分析采用分层Cox回归和Aalen加性风险模型评估空气污染与2型糖尿病的关联，并使用因果中介分析量化睡眠质量的中介比例。敏感性分析包括多重插补、排除早期病例、居住稳定性分析等。

空气污染与2型糖尿病的关联

在中位11.39年随访期间，共记录6,877例2型糖尿病事件。完全调整模型显示，每10μg/m3增加的PM_2.5、PM₁₀、NO₂和NO_x对应的风险比(HR)分别为1.76、1.61、1.05和1.03。Aalen加性风险模型估计每10?人年分别增加161、124、14和10例2型糖尿病。

限制性立方样条分析显示，所有空气污染物与2型糖尿病发病率存在微弱的倒U型暴露-反应曲线，在低暴露水平下斜率更陡峭。从低暴露到平均暴露水平附近，四种污染物的风险显著上升，但超过平均水平后未观察到显著增加。

睡眠质量的中介效应

中介分析表明，睡眠质量在空气污染物与2型糖尿病发病关系中起部分中介作用。在乘法尺度上，通过睡眠质量中介的间接效应HR分别为PM_2.5：1.19、PM₁₀：1.11、NO₂：1.03、NO_x：1.01，中介比例分别为25.04%、19.12%、36.14%和24.60%。在加性模型中，暴露于PM_2.5、PM₁₀、NO₂和NO_x分别导致每10?人年增加28、19、7和3例2型糖尿病病例可归因于睡眠质量通路，中介比例分别为24.50%、19.74%、37.28%和23.33%。

敏感性分析结果

考虑多重插补、排除前3年发病病例、居住稳定性限制、使用英国DEFRA数据等敏感性分析结果均保持稳健。竞争风险模型分析显示，考虑死亡竞争风险后，PM_2.5和NO_x对2型糖尿病的影响估计更高，而PM₁₀和NO₂的影响估计趋于零。双污染物模型中，氮氧化物与2型糖尿病的关联减弱，而颗粒物关联保持统计稳健。

研究结论与意义

该大型前瞻性队列研究首次在人群层面证实长期暴露环境空气污染物会增加2型糖尿病风险，且19.12%-37.28%的关联由睡眠质量中介。研究识别并强调了两个可改变的2型糖尿病风险因素：空气污染和睡眠质量，为未来一级预防指明方向。空气污染即使在相对较低浓度下仍对2型糖尿病产生有害影响，改善人群污染水平可有效减轻全球2型糖尿病负担。

研究创新性在于综合七项睡眠行为构建睡眠质量评分，首次验证个体睡眠质量在空气污染与2型糖尿病关系中的中介作用。从疾病表型层面为空气污染物与睡眠质量的复杂相互作用提供新见解，强调优先关注睡眠健康可能减轻环境空气污染物暴露导致的2型糖尿病风险。研究结果从流行病学角度提供机制见解，证实空气污染可能通过改变生物钟基因表达和昼夜节律生物标志物水平促进2型糖尿病发展的实验证据。

未来研究需结合高分辨率时空暴露模型与气象数据，采用客观睡眠测量方法，应用混合暴露方法进一步阐明空气污染与2型糖尿病风险的具体生物学机制。该研究为识别针对性预防策略提供宝贵见解，强调关注睡眠健康在2型糖尿病预防中的关键作用。