年度空气污染物暴露与甲状腺功能之间的关联：一项回顾性横断面研究

《Journal of Endocrinological Investigation》：Association between annual air pollutant exposure and thyroid function: a retrospective cross-sectional study

　　

摘要

目的：尽管空气污染物负担沉重，但空气污染物暴露与普通人群甲状腺功能之间的关联尚无定论。本研究旨在探讨韩国成人年度空气污染物暴露与甲状腺功能之间的关联。

方法：本横断面研究共纳入16,193名参与者（8,812名男性，7,381名女性；平均年龄：53.8±13.1岁），这些参与者在首尔国立大学接受了健康检查，且其促甲状腺激素（TSH）浓度在0.1–10.0 mIU/L范围内。五种空气污染物（包括颗粒物PM2.5和PM10、NO2、SO2和CO）的年平均浓度采用社区多尺度空气质量（CMAQ）模型进行估算。采用多变量线性回归模型和逻辑回归模型检验年度环境空气污染物暴露与甲状腺功能参数（包括TSH和游离甲状腺素[FT4]）之间的关联。

结果：PM2.5、PM10、NO2、SO2和CO的四分位距（IQR）增加与TSH呈正相关，与FT4呈负相关（均P＜0.001）。PM2.5和NO2与对数转换后TSH之间观察到显著的非线性关联，而所有空气污染物均与对数转换后FT4呈非线性关联。所有空气污染物的IQR增加分别与TSH最高四分位数（高TSH）和FT4最低四分位数（低FT4）呈正相关。当根据高/低TSH和/或高/低FT4将甲状腺功能分为四组时，高TSH-低FT4组表现出显著的正相关，其中PM10的关联最强（调整后优势比[aOR]，1.55；95%置信区间[CI]，1.42–1.69），其次是SO2（1.38，1.28–1.49）、NO2（1.36，1.23–1.50）、PM2.5（1.25，1.17–1.34）和CO（1.23，1.15–1.31）。按性别分层分析显示，女性中的关联更为显著。

结论：空气污染物的年度暴露水平与TSH呈正相关，与FT4水平呈负相关，并与高TSH-低FT4显著相关。这些发现表明，环境空气污染暴露可能在人群水平上导致甲状腺功能改变，凸显了改善空气质量的重要性。需要进一步的纵向研究来巩固这些发现。

年度空气污染物暴露与甲状腺功能关联的流行病学证据：一项基于韩国成人的回顾性横断面研究解读

一、研究背景

空气污染是全球领先的环境健康风险因素之一，2021年估计导致全球约810万人死亡。全球超过90%的人口暴露于超出世界卫生组织（WHO）年度空气质量指南建议水平的空气污染物浓度中。韩国空气中的污染物浓度升高来源于当地交通排放、工业活动以及亚洲沙尘——一种以东亚干旱地区矿物粉尘颗粒长距离输送为特征的季节性现象。尽管韩国实施了国家空气质量监测，2023年直径≤2.5μm的颗粒物（PM2.5）年平均浓度仍维持在19μg/m3，超过WHO指南建议值（5μg/m3）。既往文献已证明，空气污染的短期和长期暴露与多种不良健康结局相关，包括心血管疾病、认知障碍、抑郁和死亡率增加。

甲状腺疾病是最常见的内分泌疾病之一，全球约2亿人受累。甲状腺功能障碍（包括亚临床型和显性型）与多种健康结局相关，尤其与心血管死亡率密切相关。即使在参考范围内的甲状腺功能细微变化也与低肌肉量、心房颤动和抑郁相关。近年来研究提示空气污染物暴露与甲状腺功能改变之间存在潜在关联，但研究结果尚不一致。近期一项包含14项研究（涉及357,226名参与者）的荟萃分析报告，PM2.5、PM10、NO2、SO2和CO暴露与游离甲状腺素（FT4）降低显著相关，而仅PM2.5与促甲状腺激素（TSH）升高显著相关。然而，针对普通人群、聚焦PM2.5、采用基于模型的高精度空气污染估算方法的研究仍然非常有限。因此，研究人员开展了本研究，旨在利用精细、准确的建模方法，在大规模队列中探讨年度平均空气污染物暴露水平与甲状腺功能之间的关联。

二、研究设计与方法

这是一项回顾性横断面研究，利用2015年1月1日至2019年12月31日期间首尔国立大学医院健康促进中心的健康体检数据。研究排除了自报既往诊断甲状腺疾病（包括甲亢、甲减和甲状腺癌）者（n=551）、协变量信息缺失者（n=2,230）、血清TSH水平不在0.1–10.0 mIU/L范围内者，以及缺乏居住地址信息（市、郡、区）以匹配空气污染浓度者（n=130），最终纳入16,193名参与者（8,812名男性，7,381名女性；平均年龄53.8±13.1岁）。研究经首尔国立大学医院机构审查委员会批准（IRB No. H-2202-073-1299），符合《赫尔辛基宣言》（2013年修订版）原则，因回顾性设计和使用匿名数据而免除了知情同意要求。

年度空气污染暴露水平采用全国300多个监管空气质量监测站的小时浓度数据，通过社区多尺度空气质量（CMAQ）模型4.7.1版本（由美国环境保护署开发）进行估算。气象和排放数据分别通过天气研究与预报（WRF，3.9版）模型和稀疏矩阵算子核排放（SMOKE，3.1版）模型纳入CMAQ。模拟采用9公里空间分辨率的水平网格，实现精细尺度地理分析。研究纳入五种空气污染物：PM2.5、PM10、NO2、SO2和CO。各污染物浓度与韩国250个行政区域（市、郡、区）代码关联，参与者的居住地址被转换为相应的行政区域代码，并与检查日期前0天至365天的年平均空气污染浓度（作为年度暴露的代理指标）进行匹配。

三、主要研究结果

描述性特征：总样本中高血压患病率为32.6%，糖尿病为13.1%，超过一半（51.1%）患有血脂异常。TSH和FT4的均值分别为1.8 mIU/L和1.3 ng/dL。PM2.5、PM10、NO2、SO2和CO的年平均浓度分别为24.6μg/m3、45.5μg/m3、27.3 ppb、4.4 ppb和509.3 ppb；各污染物的IQR分别为2.7μg/m3、7.4μg/m3、14.1 ppb、1.2 ppb和83.5 ppb。

年度空气污染物暴露与甲状腺功能：在线性回归分析中，五种空气污染物在粗模型和调整模型中对数转换TSH水平均呈正相关，对数转换FT4水平均呈负相关（均P＜0.05）。按性别分层分析显示，所有空气污染物每IQR增加的效应估计值在女性中大于男性。在限制性立方样条分析中，PM2.5（非线性P=0.031）和NO2（非线性P=0.004）与对数转换TSH之间存在非线性关联，而PM10、SO2和CO呈线性趋势。对于对数转换FT4，所有空气污染物均表现出显著的非线性关联，PM2.5和PM10表现为低暴露范围FT4升高随后在高浓度下下降的模式。

在逻辑回归分析中，所有空气污染物的IQR增加均与TSH最高四分位数（高TSH）和FT4最低四分位数（低FT4）呈正相关。在总样本中，低FT4组的效应估计以PM10暴露最显著（调整后OR=1.40；95%CI=1.33–1.47）。女性PM10暴露对低FT4的OR最高（调整后OR=1.51；95%CI=1.39–1.64）。在多分类逻辑回归分析中，以低TSH/高FT4组为参照，较高的空气污染物年度暴露与高TSH-高FT4、低TSH-低FT4和高TSH-低FT4组均呈正相关，其中高TSH/低FT4组关联最强。按性别分层分析中，女性效应估计更大。

亚组分析：按年龄（中位数56）、BMI（25 kg/m2）、1,000 MET分钟/周、饮酒和吸烟状况分层的结果与总体样本一致。统计学显著的效应修饰包括：男性NO2暴露与高TSH关联中的年龄因素、男性PM2.5暴露与低FT4关联中的饮酒因素，以及女性PM2.5、PM10和SO2与低FT4关联中的体力活动因素。

敏感性分析：排除低TSH/高FT4参与者后，总人群中PM2.5和PM10与对数转换TSH的关联减弱且不再显著，而NO2仍保持正相关（β=0.030，P=0.005）。对FT4的反向关联在大多数污染物中仍保持显著。

四、讨论与结论

本研究表明，五种空气污染物与血清TSH水平呈显著正相关、与FT4水平呈负相关，且年度暴露与高TSH-低FT4表型显著相关。这些关联在颗粒物和气态污染物中一致观察到，PM10的效应估计最大，女性中的效应估计普遍大于男性。这一结果支持空气污染暴露可能通过氧化应激和炎症反应、肝脏功能障碍导致转甲状腺素蛋白表达减少、颗粒物降低甲状腺过氧化物酶水平以及干扰雌激素受体信号传导等潜在机制影响甲状腺功能。

研究优势包括：基于经过验证的建模技术确保可靠的暴露评估；将甲状腺功能分为TSH和FT4组合的四类进行分析；全面调整了可能影响甲状腺功能的多种生活方式和临床因素。局限性包括：横断面设计无法确立因果关系；甲状腺功能仅单次检测；缺乏职业暴露、室内暴露和户外活动相关暴露数据；缺乏甲状腺超声和自身抗体数据；用药信息不完整；缺乏个体碘营养状况、家族史等信息。

本研究的结论为：年度空气污染物暴露与TSH呈正相关、与FT4水平呈负相关，提供流行病学证据支持空气污染物暴露与甲状腺功能改变相关，提示这可能作为甲状腺功能障碍的潜在标志物。这些发现凸显了空气污染潜在的内分泌干扰效应，强调实施针对性公共卫生干预措施的必要性，未来需要更长期的纵向研究进一步验证上述关联。该论文发表于《Journal of Endocrinological Investigation》。