长期空气污染暴露与脑结构衰退：一项纵向分析

《Environmental Pollution》：Long-Term Air Pollution Exposure and Brain Structural Decline: A Longitudinal Analysis

　　- 长期颗粒物暴露与大脑体积丢失加速有关- 较高的PM?.?和PM??暴露可预测更大的灰质丢失- 污染暴露与白质高信号增加有关## 引言环境空气污染暴露近来已成为晚年脑健康的重要环境风险因素。针对老年人的流行病学研究表明，长期暴露于细颗粒物和可吸入颗粒物（PM?.?和PM??）可能增加各种神经退行性、脑血管和精神疾病的患病风险。这些疾病在临床上之前已有数年的亚临床脑变化，可通过结构性MRI捕捉，如总体和特定组织脑体积减少，以及白质高信号（WMH）负担增加。较小的总体和特定组织脑体积与认知障碍和痴呆相关，而白质高信号反映脑血管损伤，并可预测随后发生的卒中与痴呆。鉴于海马体在记忆中的核心作用及其在痴呆中已知的作用，海马体积被先验选定为区域结局指标。尽管流行病学证据日益增多，但空气污染是否与晚年全脑、灰质和白质结构的持续性改变有关仍不完全清楚。颗粒物空气污染的暴露可能促进全身性炎症、氧化应激、内皮功能障碍和微血管损伤，也可能加速与痴呆相关的神经病理改变的累积。针对老年人的结构性MRI研究已开始提供污染相关脑结构改变的原发性证据。横断面分析报道，长期较高的颗粒物暴露与较小的脑组织体积相关。此外，一项纵向研究表明，PM?.?随时间的减少可能与主要纤维束中白质完整性改善有关。除了这些宏观结构灰质和白质改变外，脑血管损伤被认为是空气污染与不良脑结局之间联系的关键角色。白质高信号（WMH）是一种敏感的脑小血管病标志，可能反映这一血管通路。然而，关于长期空气污染暴露与老年人白质高信号负担变化的证据仍然有限且结果不一。最近一项法国队列的横断面研究发现，长期PM?.?暴露与特定脑叶中较高的白质高信号负担相关，但与总白质高信号体积无关。其他人群研究将较高的PM?.?暴露与较小的总脑体积和增加的白质高信号负担联系起来，但往往依赖单次MRI扫描，因此无法评估随时间的变化。总体而言，大多数现有的成人空气污染MRI研究为横断面设计，使用了异质性的结构标志物，且通常仅关注单一污染物或有限的污染物集合，很少有纵向设计同时检验全脑体积和白质高信号的研究。此外，对于气态污染物如二氧化氮（NO?）的结果不如颗粒物一致。一些横断面研究将NO?与皮层变薄和较小的深部结构体积联系起来，而另一些研究则报告与脑血管MRI标志物（如白质高信号）无关联。NO?或相关氮氧化物（NO?）是否对脑结构有独立影响，或主要作为交通相关混合物的替代物（其中颗粒物成分为主要神经毒性物质），仍不清楚。为填补这些空白，我们检验了四种常见环境空气污染物（包括PM?.?、PM??、NO?和NO?）长期暴露与中年及老年人两次MRI检查之间脑结构纵向变化的关联。我们重点关注全脑和组织特异性体积测量，包括总脑体积、灰质体积、白质体积、白质高信号体积和海马体积，并使用多变量回归模型将这些指标与扫描间隔期间的平均污染物暴露联系起来。## 各节片段### 研究人群本研究使用英国生物样本库数据，这是一个大型人群基前瞻队列，于2006年至2010年间在英格兰、苏格兰和威尔士的22个评估中心招募了超过50万名40至69岁的成年人。基线时，参与者完成了详细的触摸屏问卷，涵盖社会人口学特征、生活方式因素和病史，并接受了标准化身体检查。### 结果共有4,329名参与者有两次脑MRI扫描。我们排除了16名空气污染数据缺失的个体、7名基线时有痴呆或卒中的个体，以及30名协变量信息缺失的参与者。最终分析样本包括4,276名参与者。该样本中，扫描间间隔中位数为5.00年（四分位距：2.36–5.63；均值[标准差]，4.90[2.45]）。详细的参与者筛选流程见图S2。基线时……### 讨论在这项针对中年及老年人的纵向研究中，横跨两次MRI检查的历年间，较高的颗粒物平均暴露，特别是PM?.?以及较小程度的PM??，与总脑体积和灰质体积较陡峭的下降有关，PM?.?还与白质高信号负担的小幅增加相关。NO?和NO?在所有结构性MRI测量中的相应估计值均接近于零，置信区间……### 结论这项纵向人群研究提供了证据，表明长期较高的颗粒物暴露，特别是PM?.?，与加速的全脑和灰质萎缩及增加的白质高信号负担有关，而NO?和NO?与该队列中的脑结构变化无稳健关联。这些结果支持了脑是环境颗粒物空气污染物靶器官的观点。需要更长随访、更精细暴露评估的进一步纵向研究……### CRediT作者贡献声明**Jianing Wang：** 写作–审阅和编辑，写作–初稿，可视化，验证，软件，资源，方法论，调查，概念化。**Hao Tang：** 写作–审阅和编辑，写作–初稿，监督，资源，项目管理，资金获取。**Zhongpeng Dai：** 写作–审阅和编辑，写作–初稿，可视化，验证，监督，软件，项目管理，调查，统计分析，数据整理……### 未引用参考文献Erickson等人，2020；Erickson等人，2020；Singh等人，2024。### 伦理声明已从所有参与者或其合法代表获得书面知情同意书，同意参与研究并发表文章。已遵守参与者的隐私权。本研究在研究进行地点的相关法律、监管框架和指南下开展。本研究经西北多中心研究伦理委员会批准（批准号：16/NW/0274）。### 数据可用性数据可通过以下链接获取：https://www.ukbiobank.ac.uk### 生成式人工智能声明在本文稿准备期间，作者使用了ChatGPT 5.1来协助编辑句子结构和语法。所有内容随后均由作者审阅和修改，作者对论文最终版本承担全部责任。### 利益冲突声明无利益冲突需声明。### 致谢本研究由南京医学科学一般临床试验项目和技术发展基金（LYM25018）以及江苏省卫生健康委员会医学研究项目（H2023082）支持。Jianing Wang | Hao Tang | Zhongpeng Dai