近期空气污染暴露对儿童神经认知功能的影响及其与内皮功能的可能关联

《International Journal of Environmental Research and Public Health》：Effects of Recent Air Pollution Exposure on Children’s Neurocognitive Functions and the Possible Link with Endothelial Function

　　

空气污染对健康构成主要风险，尤其是在儿童中，他们在学校度过相当长的时间。研究人员监测了学校环境中的空气污染，并研究了其对心血管和神经认知结局的影响。比利时安特卫普的七所小学（包括一所开放式学校）参与了一项纵向研究。测量了室内外颗粒物（PM）和室外二氧化氮（NO₂）浓度。在138名健康儿童（平均年龄10.3±0.5岁，55.8%为男性）中重复评估了内皮功能和注意力结局（n=3）。使用混合效应模型研究PM和NO₂暴露与内皮和注意力结局之间的关联。本研究考虑了研究访视期间4小时内的中位PM浓度（直接暴露）、访视前24小时（急性暴露）和1周（近期暴露）的中位PM浓度，以及月均NO₂浓度。模型调整了性别、年龄、BMI-z和访视因素。增加直接（4小时）室内PM暴露与微血管扩张减少相关，而选择性和持续性注意力分别随直接和近期PM暴露而改善。未发现与NO₂的关联。排除开放式学校后，结果略有改变。需要更大规模、暴露评估更精确的纵向研究来阐明PM暴露的影响以及（开放式）学校环境对儿童学习和发展的作用。

**论文解读：近期空气污染暴露对儿童神经认知功能的影响及其与内皮功能的可能关联**

**研究背景与问题**
空气污染是全球性公共卫生问题，尤其对儿童危害显著。儿童免疫系统、神经心理能力和肺部仍在发育，且单位体重呼吸量更大，在学校等环境中接触颗粒物（PM）和二氧化氮（NO₂）的机会较多。现有证据表明，PM暴露可诱发氧化应激和全身炎症，导致内皮功能障碍（endothelial dysfunction），这是心血管疾病的早期预测指标。同时，空气污染也被认为与儿童认知功能（如注意力、工作记忆）下降有关，但研究结果尚不一致。学校是儿童日常活动的重要场所，但常规监测站数据难以准确反映个体暴露水平。因此，研究人员开展了这项纵向研究，旨在评估学校环境空气污染对健康儿童内皮功能和神经认知能力的即时影响，并探讨内皮功能作为潜在中介的可能性。

**研究内容与结论**
本研究在比利时安特卫普的7所小学（包括1所开放式学校）中，对138名10-12岁健康儿童进行了为期一学年的重复测量。研究人员监测了室内外PM（PM₁、PM_2.5、PM₁₀）和室外NO₂浓度，并在三次访视中测量了外周微血管内皮功能（通过反应性充血外周动脉张力测量法，RH-PAT）和注意力（通过Stroop任务和持续表现测试，CPT）。使用线性混合效应模型分析暴露与结局的关联，调整性别、年龄、BMI-z和访视。主要结论：直接（4小时）室内PM_2.5暴露与最大扩张度降低相关，提示微血管扩张受损；而选择性和持续性注意力准确性随直接和近期PM暴露增加而提高。未发现NO₂与任何结局的显著关联。排除开放式学校后，部分关联改变，室内PM_2.5与反应性充血指数（RHI）和选择性注意力反应时间出现正相关。该研究发表在《International Journal of Environmental Research and Public Health》，强调了学校环境空气污染对儿童心血管和神经认知健康的潜在影响，并指出需要更大规模、暴露评估更精确的纵向研究。

**关键技术方法**
研究人员在比利时安特卫普的7所小学（包括1所开放式学校）中，对138名健康儿童（平均年龄10.3岁，55.8%男性）进行了纵向重复测量。主要方法包括：1）实时空气污染监测：使用激光散射光学粒子计数器（Ethera Labs设备）连续测量室内PM_2.5及室外PM₁、PM_2.5、PM₁₀浓度，数据每10分钟记录一次；2）NO₂被动监测：使用丙烯酸Palmes扩散管每月采集4周平均浓度，经ISO/IEC 17025认证实验室分析；3）内皮功能评估：采用Endo-PAT 2000设备进行反应性充血外周动脉张力测量（RH-PAT），获取反应性充血指数（RHI）、达峰时间和最大扩张度；4）神经认知评估：通过E-Prime软件进行计算机化Stroop任务（选择性注意力）和持续表现测试（CPT，持续性注意力），记录反应时间和准确性。统计分析使用线性混合效应模型，调整访视、性别、年龄、BMI-z（及温度对内皮功能的影响），以学校内儿童嵌套随机截距处理重复测量。

**研究结果**
**3.1 研究人群、神经认知与内皮功能**
共有138名儿童参与，基线平均年龄10.3岁，男性55.8%。内皮功能测量共获得264次（来自121名参与者），其中51人完成三次测量。RHI和达峰时间在三次访视间无显著差异，但最大扩张度在第三次访视显著低于第二次。血压方面，第二次访视的收缩压和舒张压最高。神经认知测试共332次（来自129人），反应时间随访视逐渐缩短，准确性逐渐提高，表明学习效应。

**3.2 空气污染**
**3.2.1 实时PM浓度**：开放式学校（S5）室内PM_2.5变异性最大，峰值最高；室外PM_2.5在S3和S5也出现高值。
**3.2.2 月均NO₂**：冬季浓度最高，春季最低；城市中心学校S1浓度最高，显著高于其他多数学校。NO₂与室内PM_2.5显著相关，但与室外PM无关。

**3.3 空气污染与健康结局的关联**
**3.3.1 血压与内皮功能**：直接（4小时）室内PM_2.5与舒张压和收缩压呈负相关；近期室外PM₁和PM_2.5的高浓度（P95）与收缩压正相关，脉压与近期室外PM高浓度（P90、P95）正相关。内皮功能方面，最大扩张度随直接室内PM_2.5浓度升高（P90、P95）而显著降低。校正温度后结果不变。未发现NO₂与心血管参数关联。
**3.3.2 神经认知**：室内PM_2.5直接（4小时）和急性（24小时）暴露与选择性注意力准确性增加相关；近期（1周）室内PM_2.5高浓度（P95）与持续性注意力准确性增加相关。未发现与室外PM或NO₂的关联。

**3.4 开放式学校环境**
排除开放式学校（S5）后，直接室内PM_2.5与脉压出现负相关，而舒张压和收缩压的负相关仍存在；RHI与直接室内PM_2.5呈正相关（原最大扩张度关联消失）。神经认知方面，室内PM_2.5急性（24小时）和近期（1周）暴露与选择性注意力反应时间延长相关，准确性方面仅急性暴露的关联仍存在，持续性注意力准确性关联消失。

**讨论与结论**
讨论部分指出，室内PM_2.5对微血管扩张的负面影响与既往研究一致，可能通过氧化应激（如活性氧物种增加）降低一氧化氮（NO）生物利用度，导致内皮功能障碍。但RHI在排除开放式学校后出现正相关，可能与RHI和最大扩张度反映不同内皮功能维度有关。神经认知方面，短期PM暴露与注意力准确性提高的较优结果可能受学习效应或混杂因素（如开放式学校的高绿化率）影响，排除开放式学校后暴露与反应时间延长关联显现，提示学校环境（如开放式设计）可改变暴露效应。研究局限性包括：样本量较小、PM数据不完整、NO₂为4周均值降低短期变异、家长问卷回收率低导致无法调整社会经济因素、开放式学校作为潜在异常值。未来需更大样本、更精确暴露评估的研究，并进一步探讨开放式学校环境对儿童发展的潜在益处与风险。

**结论**
研究人员研究结论部分翻译如下：
PM浓度与健康儿童的心血管或神经认知结局关联有限。直接室内PM_2.5暴露与微血管扩张减少相关，而注意力表现似乎随直接和近期PM暴露而改善。然而，在排除开放式学校后，除选择性注意力外，这些关联不再持续。相反，室内PM_2.5与RHI和选择性注意力反应时间出现正相关。这些发现表明，开放式学校的纳入可能影响了研究结果。需要更大样本量、结合精确暴露评估的纵向研究，以进一步阐明PM暴露的潜在直接效应，并厘清（开放式）学校环境对儿童学习和发展的影响。