环境与家庭PM2.5暴露导致的心脏代谢疾病全球负担：基于1990-2021年全球疾病负担研究的时空分析

《Cogent Public Health》：Global burden of cardiometabolic diseases attributable to ambient and household PM2.5 exposure: an analysis based on the 1990-2021 global burden of disease study

　　

**背景** 环境与家庭细颗粒物（PM_2.5）暴露是心脏代谢疾病（CMDs）的主要可改变危险因素。然而，关于其长期趋势、不平等性及未来负担的证据仍然有限。**目的** 量化1990年至2021年环境与家庭PM_2.5暴露导致的全球CMDs负担，并预测至2050年的未来负担。**方法** 利用来自204个国家和地区的全球疾病负担（GBD）2021数据，研究人员估算了PM_2.5归因的心血管疾病（CVD）、缺血性心脏病（IHD）、中风和2型糖尿病（T2DM）的死亡数和伤残调整生命年（DALYs）。使用斜率不平等指数（SII）和集中指数（CI）评估社会经济不平等。通过分解分析量化人口增长、人口老龄化和流行病学变化的贡献。采用贝叶斯年龄-时期-队列（BAPC）模型预测至2050年的疾病负担。**结果** 从1990年到2021年，PM_2.5归因的CMDs全球负担显著增加，其中T2DM的相对增幅最大（死亡人数增加141%，DALYs增加182%）。2021年，PM_2.5暴露导致448万例CVD死亡，其中环境PM_2.5的贡献大于家庭PM_2.5。负担在男性、老年人和低社会人口指数（SDI）地区人群中最高。CVD死亡率的绝对社会经济不平等有所下降，而IHD和T2DM的相对不平等则有所增加。预测显示，到2050年，CVD负担将增加，而T2DM负担将下降。**结论** 环境与家庭PM_2.5暴露仍是全球CMDs负担的重要贡献因素，且存在显著的地理和社会经济差异。本研究为PM_2.5归因的CMDs负担的长期分布和趋势提供了流行病学证据。

**研究背景与现存问题**

心脏代谢疾病（CMDs），包括心血管疾病（CVD）、缺血性心脏病（IHD）、中风和2型糖尿病（T2DM），是全球发病、过早死亡和残疾的主要原因之一，给医疗卫生系统和社会经济发展带来了沉重负担。在可改变的环境风险因素中，细颗粒物（PM_2.5）暴露，涵盖环境来源和家庭来源，已被公认是造成全球非传染性疾病负担最重要的因素之一。过去三十年，快速工业化、城市化和人口增长改变了全球PM_2.5暴露模式，使其成为心脏代谢健康日益重要的决定因素。尽管全球疾病负担（GBD）研究及相关流行病学分析已加深了对PM_2.5健康影响的理解，但现有研究大多局限于单一CMDs、特定PM_2.5来源或单一的疾病负担指标，缺乏对CMDs整体负担的系统评估。此外，同时纳入长期趋势、社会经济不平等、人口学贡献因素及未来负担预测的综合研究仍然不足。PM_2.5归因CMDs负担在各地区和人群中的演变规律、健康不平等的时间变化趋势以及未来的可能走向，至今尚未得到充分阐明。

**研究内容与主要结论**

为填补上述空白，研究人员对GBD 2021研究数据进行了二次分析，系统评估了1990年至2021年全球、区域和人群层面环境与家庭PM_2.5归因CMDs负担的时间趋势；评价了国家间的社会经济不平等状况；量化了人口增长、人口老龄化和流行病学变化对疾病负担变化的贡献；并采用贝叶斯年龄-时期-队列（BAPC）模型预测了至2050年的未来负担。研究结果显示，1990年至2021年间，全球PM_2.5归因CMDs负担显著增加，其中T2DM的相对增幅最大。2021年，PM_2.5暴露导致超过448万例CVD死亡，环境PM_2.5的贡献大于家庭PM_2.5。负担主要集中于男性、老年人和低社会人口指数（SDI）地区人群。虽然CVD死亡率的绝对社会经济不平等有所下降，但IHD和T2DM的相对不平等呈现加剧趋势。预测至2050年，PM_2.5归因CVD负担将持续增加，而T2DM负担可能缓慢下降。该研究为PM_2.5归因CMDs负担的长期分布、演变模式及差异性提供了全面的流行病学证据，对制定精准的公共卫生干预策略具有重要参考价值。

**关键技术方法**

研究基于GBD 2021数据库，该数据库涵盖1990年至2021年204个国家和地区、811个次国家单元的数据，按年龄、性别、地区和年份分类，主要数据来源包括人口普查、疾病监测系统、医院记录和家庭调查。研究首先使用Excel 2021和R 4.3.0软件计算估计年百分比变化（EAPC）以分析时间趋势，并通过ArcMap 10.8.1可视化地理分布。其次，采用斜率不平等指数（SII）和集中指数（CI）评估社会经济不平等，应用人群分解模型量化人口增长、老龄化与流行病学转变的贡献，利用前沿分析探索SDI与疾病负担的关系。最后，使用R软件BAPC包并基于集成嵌套拉普拉斯近似（INLA）算法拟合BAPC模型，预测2022年至2050年的年龄标准化死亡率（ASMR）。

**研究主要结果**

*全球负担与时间趋势（1990-2021）*：研究显示，1990年至2021年间，PM_2.5归因CMDs的死亡数和伤残调整生命年（DALYs）全球均呈增长趋势。2021年，PM_2.5污染导致超过448万例CVD死亡，较1990年增加35%，DALYs超过9964万，增加26%。其中，T2DM增幅最大，死亡和DALYs分别增加141%和182%。环境PM_2.5占PM_2.5归因总负担的60%-70%，高于家庭PM_2.5。年龄标准化死亡率和DALY率在CVD、IHD和中风中呈下降趋势，但T2DM呈轻微上升趋势。

*年龄和性别分布（2021）*：2021年，PM_2.5归因CMDs负担随年龄增长而增加，男性负担总体高于女性。CVD死亡率在≥80岁人群达到峰值，为153万例死亡。值得注意的是，T2DM的DALYs在65-69岁组达到峰值，呈现不同于其他CMDs的年龄分布模式。

*全球地理分布（2021）*：2021年，PM_2.5归因CMDs负担存在显著区域差异。CVD年龄标准化死亡率（ASMR）最高值出现在亚洲和非洲部分地区（每10万人166.37-230.63例），最低值出现在美洲和澳大利亚。所罗门群岛ASMR最高（每10万人230.63例），冰岛最低（每10万人1.67例）。

*跨国健康不平等（1990-2021）*：按SDI分层的国家间存在显著负担差异，低SDI国家总体负担较高。1990年至2021年，PM_2.5归因CVD死亡率的SII从-1.35/10万降至-19.97/10万，表明绝对不平等下降，而IHD和T2DM的CI分别增加至0.13和0.19，显示相对不平等加剧。

*分解分析（1990-2021）*：流行病学转变是死亡和DALYs下降的主导因素。对于CVD，流行病学转变贡献了死亡率下降的119.19%，人口老龄化贡献了4.21%，而人口增长抵消了下降趋势的-23.40%。

*前沿分析*：前沿分析显示，CVD的ASMR随SDI增加而下降，高SDI国家负担较低。但部分中高SDI国家（如埃及、乌兹别克斯坦）仍表现出较高的负担。家庭PM_2.5相关负担持续集中在低SDI国家，如所罗门群岛和瓦努阿图。

*BAPC预测（2022-2050）*：BAPC模型预测，2022年至2050年，PM_2.5归因CVD的ASMR预计将持续增加，女性从每10万人441.24例升至598.23例，男性从每10万人606.70例升至747.59例。相反，T2DM负担预计将呈现缓慢下降趋势。

**讨论与结论**

讨论部分指出，PM_2.5归因CMDs负担的增加，尤其是T2DM的快速增长，与环境PM_2.5的持续暴露密切相关，而家庭PM_2.5相关CVD负担的下降则反映了全球能源转型和室内空气质量干预措施的成效。年龄、性别和区域差异可能涉及生物机制、职业暴露模式及社会行为因素的综合作用。研究强调，虽然绝对健康不平等有所缩小，但在IHD和T2DM中相对不平等依然显著。流行病学转变是降低负担的主要驱动力，而人口老龄化则减缓了死亡率下降。研究同时指出，未来疾病负担可能受到PM_2.5暴露水平变化、排放控制政策、人口结构、医疗可及性和预防策略等多种因素的影响，而这些因素未完全纳入预测模型。此外，研究依赖于GBD估计数据，可能存在数据缺失和报告偏倚；PM_2.5成分的时空异质性未被充分考虑；残余混杂因素无法完全排除。结论部分认为，环境与家庭PM_2.5暴露仍是全球CMDs负担的重要贡献因素，其中环境PM_2.5占归因死亡和DALYs的大部分。负担的分布在不同人群、地区和社会经济发展水平间差异显著。未来预测表明，在当前趋势下，PM_2.5归因CVD负担可能持续增加至2050年，而T2DM负担可能逐渐下降。这些发现全面评估了PM_2.5归因CMDs负担的全球演变模式，并强调了与PM_2.5暴露相关的心脏代谢健康风险的持续不平等现象。