《The Journal of Climate Change and Health》:Time-varying associations of temperature and sleep as a marker of heat adaptation: A case study of Spanish outdoor workers over one summer of continuous monitoring
编辑推荐:
•在整个夏季对户外工作者进行连续监测显示,在真实世界条件下,高温持续损害客观和主观睡眠测量指标。
•室内夜间温度与睡眠结局的关联强于室外温度,强调了室内暴露在高温–睡眠研究中的相关性。
•识别时变温度–睡眠关联为研究人类对高温的短期适应提供了新框架。
•温度对
•在整个夏季对户外工作者进行连续监测显示,在真实世界条件下,高温持续损害客观和主观睡眠测量指标。
•室内夜间温度与睡眠结局的关联强于室外温度,强调了室内暴露在高温–睡眠研究中的相关性。
•识别时变温度–睡眠关联为研究人类对高温的短期适应提供了新框架。
•温度对主观睡眠质量的不良影响在夏末减弱,提示潜在适应过程。
•这些发现突出需要阐明高温适应(heat adaptation)的机制,以指导在变暖世界中保护睡眠和职业安全的干预措施。
论文解读:西班牙户外工作者单夏连续监测中温度与睡眠的时变关联及热适应标志。作者为 Andrea Montanari、Constanza Vielma、Joan Ballester、Xavier Basaga?a、Tarik Benmarhnia、Basile Chaix、Guillaume Chevance。
研究背景方面,全球气温上升对多种健康结局产生负面影响。睡眠障碍被认为是连接高温与多种健康问题的假设通路之一。高温增加睡眠 disturbances,进而可能影响心血管、代谢、免疫和认知系统。既往系统综述提示,较高的室外和室内温度均与较差的睡眠结局相关。研究人员提出两类累积机制:日间暴露于高室外温度可导致热应变、心血管应激和脱水,并可能延续至夜间;夜间室内高温可阻碍机体散热并维持启动和维持恢复性睡眠所需的最佳核心体温。现有证据显示,高温对睡眠的负面影响在一年中最热月份、世界最暖地区以及脆弱人群中更强,如老年人、已有健康问题者或长期暴露于极端温度者,包括户外工作者。户外工作者从事体力要求较高的任务,如农业和建筑部门,因每日轮班中长时间暴露于高温且对工作环境控制较少,其热相关伤害和疾病风险高于其他脆弱群体。睡眠丧失是驱动户外工作者温度相关伤害增加的关键机制之一。恢复性睡眠对维持警觉、注意、决策和其他复杂认知功能至关重要,这些功能对于安全执行高风险任务和预防工作场所伤害十分关键。因此,理解高温如何影响睡眠是改善工人安全的关键步骤。
除高温对睡眠的总体负面影响外,近期文献质疑人类,尤其是户外工作者等高风险群体,是否以及如何适应热相关睡眠影响。此处适应指在炎热季节过程中,对特定健康相关结局的高温脆弱性或敏感性逐步降低。在操作层面,这对应于热–结局剂量–反应关系的有利变化,可能来自生理习服、行为改变和环境调整的叠加或交互效应。然而,迄今少有研究在睡眠领域检验热适应过程,且据研究人员所知,尽管户外工作者对热暴露及相关睡眠中断具有更高脆弱性,尚无研究在该群体中开展。除睡眠结局外,Brown 等的 meta 分析报告,暴露于高温的参与者在夏末相较夏初可表现出生理指标的适应性变化,提示适应可发生在生理层面。但该 meta 分析纳入的多数研究集中于高度特异人群,如健康和受训男性消防员或军事人员,涉及受控实验环境,并仅依赖季节前后评估。因此,本研究首次在整夏连续监测的户外工作者中,结合重复客观和主观睡眠测量与室内外温度评估,检验热相关睡眠效应是否发生适应。主要目标是量化热与睡眠之间的时变关联,作为整个夏季适应或适应不良的潜在指标。时变关联指温度–睡眠关系强度随时间的变化,按六月、七月和八月评估。第一,量化室内和室外温度在整个夏季对睡眠结局的平均效应,假设较高温度对睡眠有害。第二,扩展模型检验温度对睡眠的潜在时变效应,基于生理热适应文献,假设整个夏季高温对睡眠结局的效应降低。
关键技术方法概括:研究纳入13名西班牙加泰罗尼亚农业和太阳能板部门户外工作者,2023年6月1日至8月31日进行强化纵向研究,通过公开招募、社交媒体和 Independent Farmers’ Association 网络来源招募。参与者每日佩戴 Withings Steel HR 活动监测器获取总睡眠时间(Total Sleep Time, TST,即总睡眠时长)和睡眠效率(Sleep Efficiency, SE,即睡眠时间占卧床时间百分比),通过 M-Path 智能手机进行生态瞬时评估(Ecological Momentary Assessment, EMA)获得主观睡眠质量;卧室用 EasyLog EL-USB-2 热湿度计测室内温湿度,室外温湿度采用 Meteocat 300 m 网格插值数据。以3天滑动平均最高室内和室外温度为主要热暴露,采用线性混合模型、估计边际均值(estimated marginal means, EMMs)、温度×月份交互及敏感性分析,使用 R 4.5.0 的 lme4 和 emmeans。
研究结果中,3.1 描述性统计显示,共13名参与者,提供 TST 和 SE 的1,047次观察,主观睡眠质量的759次观察,覆盖3个月。大多数为男性(77%),中位年龄35.0岁(IQR 30.0–36.0),完成高等教育者占69%,农业部门工作者占77%。平均每名参与者有77次 TST 和 SE 观察(范围48–95),58次主观睡眠质量观察(范围36–86)。TST 和 SE 均值分别为416.8 min(SD:84.1;范围367–494)和95.4%(SD:3.84;范围91.6–97.8)。参与者报告的平均主观睡眠质量得分为6.16(SD:1.84,范围4.93–7.8)。
3.2 温度与睡眠结局的关联(目标1)显示,室外温度与三个睡眠结局均呈负相关。3天平均温度每增加1 °C,TST 损失?2.13 min(95% CI:?3.84,?0.42),SE 降低0.09个百分点(95% CI:?0.17,?0.01),主观睡眠质量降低0.09(95% CI:?0.14,?0.04)。室内温度每增加1 °C,TST 损失?3.18 min(95% CI:?5.67,?0.70),SE 降低0.18个百分点(95% CI:?0.30,?0.07),主观睡眠质量降低0.17(95% CI:?0.24,?0.09)。室内温度与睡眠结局的关联强于室外温度,但室外温度估计的统计精度更高。
3.3 温度与睡眠结局的时变关联(目标2)显示,在温度与睡眠结局关联中检验月份作用时,在相似室内和室外温度下,八月预测 TST 较六月和七月增加24–28 min。在相同平均室外温度下,八月主观睡眠质量高于六月,但不高于七月,增加0.6分。进一步纳入温度×月份交互项后,交互仅对主观睡眠质量显著,室内和室外温度均如此。对于室外温度,模型对比显示八月主观睡眠质量优于六月和七月,最大差异约在25–31 °C;超出该范围后置信区间包含零,无显著差异。对于室内温度,八月预测主观睡眠质量高于六月,特别在22–26 °C,较高温度下差异缩小。差异在中等温度最明显,约室外30–32 °C和室内22–26 °C,较高温度下置信区间重叠零。
讨论部分总结显示,4.1 平均和时变效应方面,室内和室外温度均负面影响睡眠结局,与既往文献一致。室内温度与 TST、SE 和主观睡眠质量的降低幅度大于室外温度,但室外温度估计的置信区间更窄。在观察四分位距内,室外温度对应 TST 减少8.86 min、SE 降低0.37个百分点、主观睡眠质量降低0.38分;室内温度分别对应10.60 min、0.62个百分点和0.56分。尽管这些结局缺乏临床意义阈值,连续热夜中重复出现该量级损失可能对个体功能相关,并在大规模暴露人群中转化为公共卫生和职业后果。八月在可比温度下睡眠受热影响小于六月和七月,但 SE 除外。温度与时间对主观睡眠质量的交互显著,提示在相似温度范围和一定阈值内,八月高温对睡眠的负面影响低于六月和七月。该模式可能反映对持续热暴露的部分适应,但鉴于样本量小和估计不确定性,也可能来自其他季节变化或未测量混杂因素,如暑假、工作常规或降温实践变化。这些关联在调整日照时长后稳健,个体异质性分析显示方向在几乎全部13名参与者中一致。温度效应减弱似乎在室外约30–32 °C和室内约26 °C出现平台,可能反映真实条件下睡眠期间体温调节补偿的上限。气候变暖增加超过此类阈值夜晚的频率,热相关睡眠干扰可能越来越难以通过自然发生的适应缓解。结局特异性模式可能反映不同适应形式:主观睡眠质量减弱可能反映知觉适应,如对热相关不适敏感性降低或期望改变,以及改善热舒适但不一定改变睡眠连续性的行为调整;SE 无减弱可能部分反映其个体内稳定性更高,更高组内相关及对稳定个体特征的更强依赖。总体而言,研究结果不支持所有睡眠维度的一致适应反应。重要的是,本研究的夏内减弱不应解释为对长期气候变暖适应的坚实证据。研究仅捕捉单个夏季内的变化,不能确定行为或生理调整是否跨年持续、在长时间热暴露中仍有效,或在更频繁和更强热事件中保护睡眠。此外,温度在整个夏季仍与睡眠负相关,提示任何可能调整并未消除热相关睡眠干扰。据研究人员所知,这是首个明确使用细粒度连续监测和时变关联处理睡眠热适应问题的研究。虽然发现提示与适应一致的时变效应,但研究不能确定潜在驱动因素,可能来自行为调整、生理习服、未测量的环境背景变化或这些因素的组合。4.2 局限性方面,该研究首个量化睡眠热适应的时变关联,贡献在于使用整夏重复测量而非一个夏季前后生理或行为参数测量。优势包括连续监测收集的广泛行为时间序列,平均每名参与者72.85天和夜,长于多数既往温度–睡眠关联研究;同时纳入客观和主观睡眠测量;检验室内和室外温度,并纳入尤其易受高温影响的户外工作者。局限包括参与者层面样本小,主要为西班牙年轻男性农业工人,因此结果应视为探索性和假设生成性,未必外推至其他职业、人口群体或气候背景。通过社交媒体和农业网络招募可能引入自选择偏倚。睡眠使用消费级加速度计 Withings Steel HR,依赖专有算法,未在热暴露户外工作者中专门验证;基于加速度计的设备可能将安静清醒误判为睡眠并高估 SE,尤其在热夜参与者清醒但不动时。设备不提供睡眠阶段信息,不检测短于3小时的睡眠 episode,可能漏掉用于补偿夜间睡眠损失的短日间小睡,导致总日睡眠低估。主观睡眠质量可用夜晚更少,因其依赖主动完成 EMA,缺失回答可能非随机。室外温度来自网格气象数据而非直接工作现场测量,可能引入暴露错分,并在缺乏现场湿球黑球温度测量时限制职业热应激表征。室内温度还反映住房特征、通风、空调使用和个人降温实践,这些未系统评估。最后,参与者仅在一个夏季监测,月份变量只能捕捉短期时间变化并作为适应的间接指标。虽然八月温度–睡眠关联较弱与部分适应相容,但不能排除替代解释。未测量因素残余混杂,如热夜空调使用,仍可能存在。天花板效应和高温度下稀疏观察也可能促成表观减弱。此外,3天温度平均仅捕捉短期热暴露,而时间序列长度和完整性限制可靠评估较长滞后窗口或分布滞后模型。需要跨越多个夏季、更大多样工人、直接职业热测量以及降温和工作实践详细信息的大型研究确认这些发现。
4.3 结论部分翻译为:研究人员认为,本研究是首个通过检验整个夏季时变关联来明确探讨睡眠相关热适应可能性的研究。与既往研究一致,研究人员发现室内和室外温度均与较差的睡眠结局相关。除这些平均效应外,分析显示夏末热相关睡眠影响降低的模式,仅见于主观睡眠质量,且存在可识别的温度阈值。尽管这些发现与适应过程一致,但本研究不能确定潜在机制,可能涉及行为、心理生理或环境变化。阐明这些驱动因素,并在更广泛人群、不同气候条件和更大样本中检验是否出现类似模式,对于理解人类如何调整以适应高温以保护睡眠至关重要。此类认识可为针对性干预提供信息,以保护睡眠健康,并最终在变暖世界中保护职业安全。