空氣污染、哮喘對兒童肺功能的影響及其與尿液克拉拉蛋白關(guān)系的研究.pdf

1、目的：
　　據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)報告，每年空氣污染將導(dǎo)致30萬人死亡，2000萬人患呼吸系統(tǒng)疾病，經(jīng)濟損失大約在5000億人民幣（占國內(nèi)生產(chǎn)總值的3％左右）。與成年人相比，由于兒童特殊體征和尚未發(fā)育完全的呼吸、免疫、內(nèi)分泌等系統(tǒng)，使其成為空氣污染危害的易感人群和呼吸系統(tǒng)疾病的主要發(fā)病人群。因此，深入開展空氣污染對兒童呼吸系統(tǒng)疾病的影響研究具有重要意義。
　　哮喘，是兒童呼吸系統(tǒng)疾病的主要發(fā)病病種，以支氣管炎癥、高反應(yīng)性和可逆性氣道堵塞

2、為主要特征。據(jù)全球哮喘防治倡議專家組在全球哮喘負擔研究中發(fā)現(xiàn)哮喘患病率在0.7％-18.4％之間，據(jù)此估計全世界約有3億人患有哮喘，并預(yù)測到2025年哮喘人群將達到4億。目前認為環(huán)境因素是引起哮喘的重要原因，在環(huán)境因素中空氣污染物是引起哮喘的確定性因素。哮喘是氣道慢性炎癥性疾病，涉及復(fù)雜的細胞和介質(zhì)的相互作用機制。炎癥機制的發(fā)生通常是內(nèi)源性事件和外源性環(huán)境氧化劑共同敏化作用的結(jié)果。最近的研究表明過敏性疾病的主要原因可能是由于氣道上皮的某

3、些功能或結(jié)構(gòu)缺陷造成的。盡管氣道上皮的變化有待闡明，可能的機制是上皮細胞分泌的免疫調(diào)節(jié)蛋白被破壞或去分化引起的。
　　分子生物標志物是一個有用的工具，它可以用來評估呼吸系統(tǒng)疾病的潛在病理生物學機制，同時在出現(xiàn)臨床病理癥狀前揭示環(huán)境污染物暴露后的早期健康影響效應(yīng)。肺表面活性物質(zhì)蛋白，如16-kDa克拉拉細胞蛋白，被認為是肺上皮完整性的敏感生物標記物。因為它具有抗炎，免疫調(diào)節(jié)和免疫抑制等作用，所以CC-16蛋白已經(jīng)被認為是哮喘研究的重

4、要生物標志物之一。由于血清和尿液中的CC-16濃度具有較強相關(guān)性，并且對于腎臟健康的人血清中CC-16通過腎排泄到尿液中。因此， CC-16可以通過尿液采樣代替血清采樣。然而，目前很少有研究對尿液CC16蛋白在空氣污染導(dǎo)致兒童哮喘或肺損傷效應(yīng)的發(fā)展過程中的作用進行有關(guān)探討。因此探討CC16含量變化、空氣污染暴露以及與兒童哮喘發(fā)病間的關(guān)系，有助于揭示哮喘的潛在發(fā)病機制。本文通過對中國東北地區(qū)9-15歲兒童的橫斷面研究建立兒童肺功能指標（F

5、VC、FEV1、PEF和MMEF等）預(yù)測方程并確定肺功能預(yù)測值，按照空氣污染濃度將研究對象暴露水平分成高污染組和低污染組，探討長期環(huán)境空氣污染暴露和遼寧省9-15歲兒童的肺功能關(guān)系。同時，通過基于橫斷面研究的基礎(chǔ)上采用巢式病例對照研究評價尿液中的CC16與兒童肺功能的關(guān)系，并探討空氣污染暴露、哮喘對尿液CC16蛋白的變化及其影響程度。
　　方法：
　　本研究第一部分研究設(shè)計采用橫斷面研究，應(yīng)用分層隨機整群抽樣方法，于2011

6、-2012年在遼寧省14個城市中的五個城市抽取研究樣本人群。最終，納入3922名健康無吸煙史兒童。其中，男性兒童1974名，女性兒童1948名。肺功能指標包括FVC、FEV1、MMEF和PEF等，檢測采用美國胸科協(xié)會和歐洲呼吸協(xié)會專家委員會于2005年共同制定的肺功能聯(lián)合指南的標準，檢測儀器為意大利(Spirolab，MIR)可攜帶式電子肺功能儀。首先，將3922個樣本數(shù)據(jù)隨機分成訓(xùn)練子集和驗證子集兩部分，各包含樣本數(shù)據(jù)2078例和18

7、44例?；谟?xùn)練子集的數(shù)據(jù)，應(yīng)用直線線性回歸方程、二次多項式、指數(shù)或者對數(shù)回歸模型對肺功能指標和人體測量變量進行擬合，建立不同性別的FVC、FEV1、MMEF和PEF（因變量）等肺功能指標與年齡、身高和體重（自變量）之間的回歸預(yù)測方程。回歸方程擬合優(yōu)度檢驗依據(jù)R2（決定系數(shù)）和剩余標準差等指標，最后選擇R2最大和剩余標準差最小的方程為最佳回歸預(yù)測模型結(jié)果。然后，在驗證子集中，利用通過訓(xùn)練子集擬合的肺功能預(yù)測方程及部分國內(nèi)外報道的肺功能預(yù)

8、測方程獲取每個兒童基于不同預(yù)測方程相應(yīng)的肺功能預(yù)測值。同時，采用配對設(shè)計t檢驗對本研究肺功能預(yù)測方程與其他研究預(yù)測方程的預(yù)測值和肺功能實際值差值進行差異性比較分析。
　　本研究第二部分的樣本源自于論文第一部分2011-2012年遼寧地區(qū)9-15歲兒童肺通氣功能正常值預(yù)測方程研究的同一人群，最終納入各方面信息數(shù)據(jù)完全的3415名兒童（非哮喘兒章）進行空氣污染與兒童肺功能分析研究。該人群的具體抽樣方案詳見論文第一部分。同時，采用巢式病

9、例對照研究，在橫斷面研究4542名兒童中有147名兒童報告經(jīng)醫(yī)生診斷患有哮喘，以此147名兒童作為病例組。在其余4391名兒童中選取390名健康兒童作為對照組，進行尿液克拉拉蛋白與兒童肺功能的相關(guān)研究。
　　第三部分以報告經(jīng)醫(yī)生診斷患有哮喘的147名兒童為病例組，采用巢式病例對照研究，在其余4391名兒童中選取390名健康兒童作為對照組。應(yīng)用人體克拉拉細胞蛋白酶聯(lián)免疫試劑盒檢測其尿液CC16(R&D Systems，USA)，并校

10、正了尿肌酐。在哮喘病例組和對照組分層分析的基礎(chǔ)上采用多元線性回歸對空氣污染暴露與CC16之間的關(guān)系進行探討，并按照性別分層分析討論CC16與哮喘之間的關(guān)系。
　　使用SAS軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，所有的統(tǒng)計檢驗均為雙側(cè)檢驗，以P＜0.05作為差異有統(tǒng)計學意義的標準，分別用卡方檢驗和t檢驗或Wilcoxon秩和檢驗比較分類變量和連續(xù)變量在不同組間中的差異。應(yīng)用Pearson線性相關(guān)分析法分析各指標間的相關(guān)關(guān)系。以單因素和多因素Log

11、istic或者多元線性回歸模型計算各因素的比值比(OR)或回歸系數(shù)(β)及其95％可信區(qū)間(CI)。
　　結(jié)果：
　　本研究第一部分以身高、體重和年齡作為肺功能指標預(yù)測變量，采用逐步線性回歸向前法獲得的簡單線性回歸方程具有較好的擬合效果。以本研究預(yù)測方程所得男性兒章肺功能預(yù)測值與實際值相比差異無統(tǒng)計意義，但以其他已有的國內(nèi)外部分預(yù)測方程所得男性兒童肺功能預(yù)測值與實際值差值均數(shù)較大且差異有統(tǒng)計意義。本研究預(yù)測方程和其他已有預(yù)測

12、方程所得女性兒童肺功能預(yù)測值與實際值相比差異均有統(tǒng)計意義，但以本研究預(yù)測方程所得肺功能預(yù)測值與實際值差值的均數(shù)遠遠小于其他已有預(yù)測方程。表明本研究預(yù)測方程擬合效果和預(yù)測作用優(yōu)于其他現(xiàn)有研究方程。
　　第二部分采用單污染模型和多污染模型在調(diào)整性別、年齡、體重指數(shù)、父母受教育程度和吸煙等變量后，應(yīng)用多元線性回歸探討長期環(huán)境空氣污染暴露和兒童肺功能的關(guān)系。在SO2單污染模型中，不同污染暴露分組中FVC、FEV1、PEF、FEF25、預(yù)測

13、值FVC％、預(yù)測值FEV1％、預(yù)測值PEF％和預(yù)測值FEV25％等肺功能指標具有統(tǒng)計學差異性，且高濃度組其肺功能低于低濃度組。在PM10單污染模型中，不同污染暴露分組中PEF、FEF25、APPEF和APV75等肺功能指標具有統(tǒng)計學差異性，且高濃度組其肺功能低于低濃度組。在多污染模型中，F(xiàn)VC、FEV1、PEF、FEF25、預(yù)測值FVC％、預(yù)測值FEV1％、預(yù)測值PEF％和預(yù)測值FEV25％等肺功能指標與SO2呈負相關(guān)。PEF和APPE

14、F等肺功能指標與PM10呈負相關(guān)。NO2污染暴露分組中FEV1、PEF和預(yù)測值PEF％等肺功能指標雖然具有統(tǒng)計學差異性，但高濃度組的肺功能卻高于低濃度組。
　　同時，采用多元線性回歸分析法分析尿液CC16水平與肺功能關(guān)聯(lián)關(guān)系調(diào)整性別、年齡、BMI、父母受教育程度及被動吸煙等混雜因素后發(fā)現(xiàn)尿液CC16與FVC具有正相關(guān)關(guān)系（P=0.019），與FEV1的正相關(guān)關(guān)系接近顯著性差異(P=0.091)，提示CC16可能是肺功能指標高低的正

15、向關(guān)聯(lián)蛋白。
　　第三部分多因素分析結(jié)果顯示，在調(diào)整性別、年齡、BMI和父母受教育程度等變量后，單污染模型中，尿CC16蛋白水平與年齡、性別具有相關(guān)關(guān)系，并且和兩歲前被動吸煙暴露均呈負相關(guān)關(guān)系（校正后的回歸系數(shù)β[95％CI]分別為:SO2污染模型為-0.292[-0.492，-0.091]，NO2污染模型為-0.288[-0.487，-0.089]，PM10污染模型為-0.291[-0.490，-0.091]）。同時，NO2或P

16、M10單污染模型中NO2、PM10高污染暴露組的尿CC16低于低污染暴露組。在SO2、NO2、PM10多污染物模型中，在調(diào)整其他影響因素的前提下，年齡、性別和兩歲前被動吸煙暴露等變量仍然是尿CC16的主要影響因素，且兩歲前吸煙暴露組兒童其尿液CC16顯著低于非暴露組兒童。同時，NO2、PM10高污染暴露組其尿CC16低于低污染暴露組。
　　同時，本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在調(diào)整與CC16相關(guān)的其它因素后，男性組尿液CC16水平可進入是否患有

17、哮喘的logistic回歸模型，并顯示CC16是哮喘的保護因素。
　　結(jié)論：
　　1、本研究建立了中國遼寧省9-15歲兒童兒童肺功能預(yù)測方程。
　　2、本研究顯示長期高濃度空氣污染暴露，特別是SO2和PM10將會損害兒童肺功能，空氣污染暴露對于兒童大小氣道均具有損害效應(yīng)。同時，肺功能FVC減低兒童其尿液中的CC16水平較低，表明尿液CC16或許可以作為肺功能減低的生物標志物。
　　3、本研究結(jié)果表明兒章嬰幼兒期環(huán)