中国南方地区成年人同时暴露于多种细颗粒物成分与阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）之间的关联

《Environmental Pollution》：Co-exposure to multiple fine particulate matter constituents and adults obstructive sleep apnoea (OSA) in Southern China

PM2.5成分对阻塞性睡眠呼吸暂停的影响及机制研究

　　

王素涵|陈功波|董佩佩|熊海琳|刘月薇|周若涵|张然旭|欧琼

广东省人民医院（广东省医学科学院）医学研究所，南方医科大学，广州，中国

摘要

阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）是一种常见的与睡眠相关的呼吸障碍。全球约有9.36亿人患有OSA，中国有1.76亿人受到影响。然而，PM_2.5成分对OSA的影响仍不清楚。本研究旨在评估PM_2.5成分[铵（NH₄⁺）、硫酸盐（SO₄^2-）、硝酸盐（NO₃^-）、有机物（OM）和黑碳（BC）]对OSA指标的长期影响，并确定主要成分。我们进行了一项横断面研究，利用数据库（n=3,925）分析了2005年至2015年间广东省21个城市的数据。我们使用广义线性模型（GLM）阐述了每种PM_2.5成分的影响，并使用贝叶斯核机器回归（BKMR）分析了PM_2.5成分混合物和主要成分的联合效应。研究发现，3年平均SO₄^2-、NH₄⁺、OM和BC浓度的每IQR增加与轻度OSA呈正相关，比值比范围为1.17至1.22。SO₄^2-和BC与轻度OSA的风险增加22%。此外，3年平均PM_2.5及其五种成分的水平与呼吸暂停-低通气指数（AHI）、最低血氧饱和度（MinSpO₂）和平均血氧饱和度（MeanSpO₂）之间存在显著关联。NH₄⁺和BC对AHI的正面影响最强，而SO₄^2-和BC对MinSpO₂和MeanSpO₂的负面影响最大。还观察到了PM_2.5及其成分与OSA指标之间的年龄特异性和性别特异性关联。在女性和65岁以下参与者中发现了显著影响。我们的研究提供了将特定PM_2.5化学成分与OSA指标联系起来的首批本地证据，填补了环境流行病学和睡眠呼吸障碍领域的知识空白。

引言

阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）是一种睡眠呼吸障碍（SDB），其特征是在睡眠期间反复出现上呼吸道阻塞。这会导致间歇性缺氧和睡眠模式紊乱。OSA给医疗系统和社会带来了巨大负担。截至2019年，全球约有9.36亿人患有OSA，在某些国家的患病率超过50%（Benjafield等人，2019；Lévy等人，2015；Park等人，2021）。中国的OSA患病率最高，约有1.76亿人受到影响，导致了巨大的疾病负担（Benjafield等人，2019）。OSA与多种负面健康后果有关，如心血管和呼吸系统疾病、神经认知障碍以及过度日间嗜睡（Eastwood等人，2010）。流行病学研究表明，超过一半的心血管疾病患者患有OSA，这对其生活质量和生存率产生了负面影响（Gottlieb 2021；McEvoy等人，2016；Yeghiazarians等人，2021）。因此，有效的干预措施对于减轻OSA的影响和改善患者预后和生活质量至关重要。

多种风险因素被认为与OSA有关，如颅面和软组织异常、年龄较大、性别差异、肥胖和家族病史（Jordan等人，2014；Lévy等人，2015；Punjabi 2008）。然而，随着对OSA研究的深入，这些因素单独不足以完全解释OSA的发病率和发病机制。此外，最近的研究表明，环境因素（包括绿化水平和空气污染暴露）也显著促进了OSA的进展和恶化（Clark等人，2020；Urbanik等人，2020）。

关于PM_2.5和OSA的先前研究结果并不一致（Billings等人，2019；Cheng等人，2019；Pengo等人，2024；Shen等人，2018）。在美国进行的研究（Billings等人，2019）考察了PM_2.5对中度至重度OSA（呼吸暂停-低通气指数（AHI）> 15次/小时）的影响，而台湾（Cheng等人，2019）和意大利（Pengo等人，2024）的研究也探讨了类似主题。这三项研究均未发现PM_2.5与AHI或OSA风险之间存在统计学上的显著关联。然而，台湾的一项研究显示，AHI和氧饱和度下降指数（ODI）与PM_2.5在总体患者群体中存在显著相关性（Shen等人，2018）。PM_2.5评估方法的不同（固定站点监测或个人暴露建模）、不同地区PM_2.5成分的固有差异、参与者特征以及OSA严重程度都可能导致研究结果的差异。由于上呼吸道是PM_2.5吸入的主要途径，吸入的颗粒物可能在呼吸系统中沉积，从而可能促进OSA的发展。

PM_2.5是由许多化学成分组成的复杂混合物，包括铵（NH₄⁺）、硫酸盐（SO₄^2-）、硝酸盐（NO₃^-）、有机物（OM）和黑碳（BC）。这些成分可能对人类健康产生不同的影响。PM_2.5成分与健康结果之间的复杂联系仍然是环境流行病学研究中的持续挑战。虽然特定空气污染物的不良健康影响已经得到充分证实，但人类暴露通常涉及多种污染物的混合（Liang等人，2016）。因此，识别PM_2.5中最危险的成分至关重要——这既有助于制定有针对性的干预措施和监管标准，也有助于深入理解PM_2.5相关健康效应的生物学机制（Liang等人，2016）。

迄今为止，几乎所有关于PM_2.5-OSA或PM_2.5-SDB的研究都集中在PM_2.5的质量上，而忽略了特定化学成分的潜在影响。据我们所知，之前没有研究系统地调查过单个PM_2.5成分对OSA或SDB的影响。为了填补这一知识空白，评估PM₂成分混合物的联合效应并确定对其健康影响起主导作用的主要成分至关重要（Li等人，2025；Zhang等人，2019）。因此，我们假设暴露于多种PM_2.5成分与OSA患者和非OSA患者的AHI、ODI和血氧饱和度（SpO₂有关。利用广东省10年（2005-2015年）OSA患者的横断面数据库，我们评估了多种PM₂成分与OSA指标之间的关系，并进一步分析了季节、年龄和性别的可能影响。本研究旨在使用广义线性模型（GLM）阐明每种PM₂成分的影响，并使用贝叶斯核机器回归（BKMR）分析五种PM₂成分混合物和主要成分的联合效应。此外，我们还评估了按季节、年龄和性别分层的五种PM₂成分的影响差异。

研究参与者

本研究招募了来自广东省人民医院的住院患者，这些患者根据相关症状或自我报告的睡眠呼吸暂停症状被医生临床怀疑患有OSA，但尚未获得正式诊断。他们在研究期间（2005年1月至2015年12月）在医院接受了全面的睡眠监测。数据不完整或缺少居住地址的参与者被排除在分析之外。

参与者特征、OSA指标和PM_2.5成分暴露

表1显示了参与者的 demographic 特征和OSA相关参数的概览。最终分析包括3,925名参与者，其中3,233人被诊断为OSA，692人被归类为非OSA。大多数参与者为男性（80.4%）。与非OSA组相比，OSA严重程度增加的参与者表现出更高的年龄和BMI，以及更高的超重、高血压、糖尿病和冠心病的比例（所有P <

讨论

据我们所知，这是首次全面研究颗粒物成分的慢性效应与OSA指标之间的关联。我们发现，3年平均SO₄^2-、NH₄⁺、OM和BC浓度的每IQR增加与轻度OSA呈正相关。此外，3年平均PM_2.5及其五种成分与AHI、minSpO₂和meanSpO₂之间存在显著关联。NH₄⁺和BC对AHI的正面影响最强，而SO₄^2-

结论

五种PM_2.5成分的单一和联合效应与OSA指标及轻度OSA的风险相关。BC是PM_2.5成分对OSA指标影响的主要贡献因素。在女性和65岁以下参与者中发现了显著影响。本研究旨在识别对PM_2.5中所含成分更敏感的OSA亚组，筛选PM₂中的关键效应成分，并制定相应的公共卫生干预措施。

CRediT作者贡献声明

王素涵：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，软件，方法学，资金获取，正式分析，概念化。周若涵：可视化，验证，软件。张然旭：可视化，验证，软件。欧琼：监督，项目管理，方法学，资金获取，概念化。陈功波：撰写 – 审稿与编辑，正式分析，数据管理。董佩佩：正式分析，数据管理。熊海琳：项目

伦理

该研究程序得到了广东省人民医院伦理和人类主题委员会的批准，每位受试者都签署了知情同意书。

资金

本研究由广东省科技计划项目（资助编号：2023B110009）、中华人民共和国科学技术部（资助编号：2022FY100803）以及广州市科技计划（资助编号：202201011092）资助。

利益冲突

作者之间不存在当前或潜在的财务冲突。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的财务冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

研究参与者非常合作，也慷慨地投入了时间和精力，我们对此表示衷心的感谢。