长期环境空气污染与循环可溶性尿激酶型纤溶酶原激活物受体无相关性

《Environmental Epidemiology》：Long-term ambient air pollution is not associated with circulating soluble urokinase plasminogen activator receptor

　　

**背景：** 可溶性尿激酶型纤溶酶原激活剂受体（suPAR）是一种稳定的慢性炎症生物标志物，已被因果性地与动脉粥样硬化关联，但其可改变的决定因素仍很大程度上未被阐明。长期环境空气污染是已确立的心血管危险因素，也是suPAR在生物学上的合理决定因素。

**方法：** 在本横断面分析中，我们检验了长期居住地空气污染与循环suPAR的关联，研究对象为来自美国6个大都市区、于2000–2002年入组的多元族裔动脉粥样硬化研究（MESA）的5,072名参与者。居住暴露使用经验证的MESA Air时空模型估算，血清suPAR通过酶联免疫吸附测定（ELISA）测量。

**结果：** 在调整人口统计学、社会经济因素和心血管危险因素的多变量线性回归中，细颗粒物（PM?.?）、二氧化氮、氮氧化物、臭氧或吸光碳均未与suPAR相关；PM?.?的置信区间排除了每5 μg/m3达到2%或更大的效应量。

**结论：** 结合此前横跨两大洲、三个年龄段的两个队列研究，本研究结果表明确定性而言，长期环境空气污染不太可能是循环suPAR的有意义决定因素，也不太可能是空气污染与心血管疾病关联的主要中介因素，并建议对这一具有临床可操作性生物标志物的可改变决定因素的探索应转向其他方向。

**本研究新增内容**

可溶性尿激酶型纤溶酶原激活剂受体（suPAR）是一种与心血管疾病因果相关的稳定生物标志物，其可改变决定因素在很大程度上仍然未知。在迄今规模最大的、族裔最多样化的队列研究中（5,072名MESA参与者），长期暴露于环境空气污染与循环suPAR无关联，且置信区间排除了即使很小的效应。结合此前两个队列的结果，这些发现使环境空气污染成为suPAR不太可能的决定因素，也不太可能是suPAR与心血管疾病关联的中介因素，从而将可改变决定因素的探索方向引向其他领域。

**引言**

可溶性尿激酶型纤溶酶原激活剂受体（suPAR）是一种慢性炎症生物标志物，主要由骨髓髓系细胞脱落释放。1 临床、遗传和实验数据均支持suPAR在心脏-肾脏-代谢性疾病中的因果作用。2 然而，迄今为止鉴定的遗传变异仅能解释循环suPAR个体间差异的一小部分，3 表明人群水平的变异大部分由非遗传因素驱动，而这些因素在很大程度上仍未被阐明。

suPAR水平通常稳定，随时间变化不大（5年内<10%），且不受体循环节律或急性炎症应激因素影响。? 除吸烟（使suPAR升高约17%，且戒烟后可逆转）? 外，suPAR的环境决定因素已确立的很少。长期环境空气污染是已明确记录的心血管危险因素，包括在MESA研究中亦然，? 如果空气污染部分通过慢性全身性炎症和骨髓髓系细胞激活发挥作用，则循环suPAR是一个候选中介因素。此前两个队列已检验了这一假设并报告了阴性关联。??? 我们在5,072名MESA参与者中检验了这一假设，这是迄今规模最大、族裔和地区多样性最高的相关队列。MESA涵盖6个空气污染水平、来源和组成存在显著差异的美国大都市区，暴露使用最先进的时空模型进行量化。??1?

**方法**

我们在基线检查时对MESA参与者进行了横断面分析。MESA在2000–2002年间从美国6个大都市区（巴尔的摩、芝加哥、北卡罗来纳州福赛斯县、洛杉矶、纽约、圣保罗）入组了6,814名年龄45–84岁、无临床心血管疾病的成年人。11 长期居住地空气污染暴露由经验证的MESA Air时空模型估算，细颗粒物（PM?.?）、二氧化氮（NO?）、氮氧化物（NO?）和臭氧（O?）取入组前1年平均值，吸光碳（LAC，黑碳的替代指标）取2000日历年空间基线平均值。??1? 血清suPAR在入组时由Hayek实验室通过酶联免疫吸附测定（suPARnostic，ViroGates，丹麦）测量。3 suPAR进行log?转换以减少右偏分布，并将关联以相对差异表示。我们在多变量线性回归中将log?(suPAR)作为各污染物的因变量进行建模，校正了年龄、性别、种族/族裔、MESA地区、体重指数、基于胱抑素C估算的肾小球滤过率、吸烟状态（从不/曾经/当前）和吸烟包年数、受教育程度、社区社会经济状况（普查区主成分）、收缩压、抗高血压药物、低密度和高密度脂蛋白胆固醇、他汀类药物使用及糖尿病。协变量包括MESA中循环suPAR已确立的相关因素，以及MESA Air分析长期居住暴露时所用的混杂因素。3???12 所有变量均在基线检查时按既往方法确定：11 年龄、性别、种族/族裔、受教育程度、吸烟状态、吸烟包年数和糖尿病通过标准化问卷；身高、体重和坐位收缩压由经培训人员测量；药物使用情况在访视时回顾；血脂和胱抑素C在中心实验室检测，估算肾小球滤过率使用Stevens方程基于胱抑素C计算，与既往MESA分析一致。13

关联以预先设定的对比值下suPAR的百分比差异报告（PM?.?每5 μg/m3，NO?每40 ppb，NO?和O?每10 ppb，LAC每0.5 μg/m3），并通过比较线性模型与自然三次样条（自由度=4）规格来评估线性关系。敏感性分析排除了10名（0.2%）suPAR>20 ng/mL的参与者（约为队列中位数的八倍），以确认估计值不是由少数极端值驱动的。所有分析在R 4.5.3（R Foundation for Statistical Computing，奥地利维也纳）中完成。

**结果**

在6,814名MESA参与者中，1,416名缺乏血清suPAR测量值，161名缺乏空气污染暴露估计值，剩余研究队列为5,237人；其中5,072人具有完整的协变量数据，纳入调整后的回归模型。该队列中女性占52%，白人占38%，平均年龄为63±10岁。PM?.?范围为4.4至49.4 μg/m3（均值21.56），血清suPAR中位数为2.46 ng/mL（四分位距1.96–3.10）（表1）。校正后的PM?.?（入组前1年平均值）与suPAR无关联：每5 μg/m3升高0.09%（95%置信区间-1.34至+1.54；P=0.90）。NO?（每10 ppb降低1.91%；P=0.50）、NO?（每40 ppb升高2.64%；P=0.16）和LAC（每0.5 μg/m3降低0.46%；P=0.78）同样无显著关联。O?的估计值为正但不精确（每10 ppb升高5.57%；P=0.08）（图1）。排除极端suPAR值（>20 ng/mL；n=10）后，PM?.?估计值进一步减弱（每5 μg/m3降低0.14%；P=0.84）。PM?.?偏离线性关系不明显（线性vs.样条，P=0.21）。

**表1. 基线特征**

| 特征 | MESA队列（n=5,237） |
|------|----------------------|
| 人口社会学特征 | |
| 年龄，岁，均值（SD） | 62.85 (10.25) |
| 女性，n（%） | 2,541 (52) |
| 种族，n（%） | |
| 白人 | 1,999 (38.2) |
| 华裔 | 637 (12.2) |
| 黑人 | 1,427 (27.2) |
| 西班牙裔 | 1,174 (22.4) |
| MESA地区，n（%） | |
| 北卡罗来纳州福赛斯县 | 790 (15.1) |
| 纽约 | 777 (14.8) |
| 马里兰州巴尔的摩 | 887 (16.9) |
| 明尼苏达州圣保罗 | 838 (16.0) |
| 伊利诺伊州芝加哥 | 890 (17.0) |
| 加利福尼亚州洛杉矶 | 1,055 (20.1) |
| 体重指数，kg/m2，均值（SD） | 28.28 (5.44) |
| 社区社会经济状况评分，均值（SD） | -0.25 (1.35) |
| 教育：最高完成学历，n（%） | |
| 未受过学校教育 | 56 (1.1) |
| 小学1–8年级 | 523 (10.0) |
| 9–11年级 | 366 (7.0) |
| 完成高中学业/高中同等学历 | 963 (18.5) |
| 部分大学课程，未获学位 | 849 (16.3) |
| 技术学校证书 | 378 (7.2) |
| 副学士学位 | 260 (5.0) |
| 学士学位 | 899 (17.2) |
| 研究生或专业学校教育 | 922 (17.7) |
| 心血管危险因素 | |
| 吸烟史，n（%） | |
| 从不吸烟 | 2,631 (50.4) |
| 曾经吸烟 | 1,936 (37.1) |
| 当前吸烟 | 650 (12.5) |
| 服用高血压药物，n（%） | 1,991 (38.0) |
| 收缩压，mmHg，均值（SD） | 127.06 (21.51) |
| 糖尿病史，n（%） | 600 (11.5) |
| 服用他汀类药物，n（%） | 812 (15.5) |
| LDL-C，mg/dL，均值（SD） | 117.31 (31.71) |
| HDL-C，mg/dL，均值（SD） | 50.91 (14.90) |
| 估算肾小球滤过率，mL/min/1.73m2，均值（SD） | 77.19 (16.29) |
| 实验室值 | |
| suPAR，ng/mL，中位数（IQR） | 2.46 [1.96, 3.10] |
| 空气污染暴露 | |
| 细颗粒物（PM?.?），μg/m3，均值（SD）? | 21.56 (9.02) |
| 二氧化氮（NO?），ppb，均值（SD）? | 20.89 (4.59) |
| 氮氧化物（NO?），ppb，均值（SD）? | 47.64 (23.39) |
| 臭氧（O?），ppb，均值（SD）? | 16.62 (4.51) |
| 吸光碳（LAC），μg/m3，均值（SD）? | 0.82 (0.37) |

? 入组前1年平均值。? 2000日历年空间基线平均值。

IQR表示四分位距；SD表示标准差。

**图1.**

**图1. 在5,072名MESA参与者中，长期环境空气污染暴露下预先设定对比值对应循环suPAR的调整后百分比差异。** 展示了5种暴露：PM?.?（首次检查前1年平均值，每5 μg/m3）、NO? 1年（每10 ppb）、NO? 1年（每40 ppb）、O? 1年（每10 ppb）以及吸光碳（LAC）基线（每0.5 μg/m3）。估计值来自log?(suPAR)的多变量线性回归，校正了年龄、性别、种族/族裔、MESA地区、体重指数、基于胱抑素C估算的肾小球滤过率、吸烟状态和吸烟包年数、受教育程度、社区社会经济状况、收缩压、抗高血压药物、低密度和高密度脂蛋白胆固醇、他汀类药物使用及糖尿病。误差线表示95%置信区间。

**讨论**

在一个大型多族裔美国队列中，长期居住地环境空气污染与循环suPAR无关联。PM?.?的置信区间（每5 μg/m3为-1.34至+1.54%）排除了≥2%的效应量，这比此前两项报告???更为精确的阴性结果要可靠得多，且远低于与活跃吸烟相关的约17%的升高幅度。? 三个独立队列横跨两大洲、三个年龄段——5,265名瑞典成年人（PM?.?每5 μg/m3降低2.0%；95% CI -6.8至+3.1；由报告的自然对数系数换算）、277名美国儿童（PM?.?指数与循环suPAR无关联），以及本MESA队列——现已汇聚于相同的阴性结论，反对在人群水平浓度下慢性环境空气污染对suPAR存在有意义影响的观点。??? 因此，suPAR不太可能是空气污染-心血管疾病关联的主要中介因素；然而，其他机制通路（氧化应激、自主神经功能失调和内皮细胞激活）需要进一步研究，但超出了本工作的范围。

我们的发现也缩小了suPAR可改变决定因素的探索范围，suPAR是一种稳定且具有临床可操作性的生物标志物。2 值得注意的是，镉——一种慢性累积的环境污染物，其肾皮质半衰期以数十年计——已被报告与中年成年人循环suPAR升高相关。1? 这一模式提示suPAR可能对慢性累积的体内剂量暴露有反应，而非对人群水平浓度下的环境吸入暴露有反应。本研究的局限性包括横断面设计和单次suPAR测量；然而，MESA Air的时空暴露模型和入组前1年的平均窗口针对慢性效应推断进行了优化，并与先前研究一致。??? 总之，在美国多族裔队列中，长期环境空气污染与循环suPAR无关联，这一具有临床可操作性的生物标志物的环境决定因素仍有待确定。

**利益冲突声明**

S.S.H. 持有与suPAR用于心血管疾病患者管理相关的待审专利。其他作者无利益冲突需要报告。

**致谢**

作者感谢MESA研究的参与者，以及MESA协调中心、MESA Air和Hayek实验室的研究人员和工作人员。参与MESA的完整研究人员和机构名单可在 https://www.mesa-nhlbi.org 查阅。