背景空气污染与心血管病发病及死亡的相关性已在很多研究中得到确认,不管在发展中国家还是发达国家,不管短期还是长期暴露均有相似的结果。然而,空气污染的心血管效应的机制尚未明确,目前研究表明血压升高、心率变异性下降、内皮功能障碍等可能作为空气污染所致心血管效应的机制。目的本研究旨在评估代谢综合征人群暴露于直径<2.5μm的颗粒物(PM2.5)、直径<10μm的颗粒物(PM10)、二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2)对心血管相关指标的影响,探讨大气污染物介导心血管效应的可能机制。具体为(1)探讨研究期间估算的受试者居住地址的大气污染物暴露浓度与北京市地面监测点实际记录的大气污染物浓度的变化趋势；(2)比较患者两次随访的结局变量和网格化大气污染物浓度的差异；(3)通过线性混合效应模型评估网格化污染物浓度对受试者血压、中心动脉压、脉搏波流速、内皮功能、心率变异性及心脏代谢指标的影响；(4)对随访期间的数据以横断面的研究方式评估短期中期(<=90天)网格化污染物浓度暴露对受试者上述指标的影响。方法采用固定群组追踪研究设计,连续入组2012年9月至2013年2月在北京协和医院心血管内科门诊就诊的非吸烟且居住在北京的代谢综合征(MetS)患者59例(42～77岁)。MetS患者符合国际糖尿病联盟(IDF)针对亚洲人群的诊断标准。获取受试者基线资料,包括具体居住地址、人口测量学特征等,按照说明书完成动脉血压监测(24h、日间及夜间血压、心率)、5-min动态心电图监测(短程时域和频域指标)、中心动脉压(中心动脉血压、增强压AP、增强指数AIx、中心动脉脉压APP)、脉搏波流速(PWV)、内皮功能监测(反应性充血指数,RHI)、胰岛素抵抗(稳态模式胰岛素抵抗评估法,HOMA-IR)及心脏代谢指标(瘦素、高分子脂联素)监测,获取相应的数据。2013年1月～2013年7月完成随访,两次均参与的受试者人数为59例,平均随访间隔时间为128天,重复测量以上指标。获取所有受试者居住详细地址信息及其经纬度和北京市2012年6月～2013年7月所有空气质量监测点的日均大气污染物数据(包括PM10、NO2、802),获取2012年10月至2013年7月所有监测点的PM2.5日均数据,通过ArcGIS10.1中的克里金插值法将北京市网格化(分辨率为0.05°,≈5.5km)获取受试者居住地址的大气污染物暴露水平作为个体化暴露,并从中国气象局获取同时期日平均温度、相对湿度和气压。重复测量数据采用线性混合效应模型分析污染物与结局变量之间相关性,因获取的PM10、NO2、SO2可覆盖整个研究期间,因此对于PM10、N02、S02的模型中,受试者人数为59例,但是获取PM2.5数据是从2012年10月开始的,因此在PM2.5的模型中,两次随访均参与的受试者人数为50例。对于短中期(<=90天)污染物暴露的横断面分析数据采用多元线性回归完成。所有模型中均调整年龄、性别、体重指数、疾病状态、服药情况、活动情况、温度、相对湿度和气压。效应值表示为污染物每增加10μg/m3,结局变量变化情况。结果一般情况分析：共入组59例受试者,平均年龄62.53岁,其中83.1%的受试者患有高血压,25.4%患有糖尿病,66.1%患有血脂异常,基线血压、血糖、血脂控制尚可。81%的受试者分布在东城、西城、朝阳、海淀、丰台区。基线及随访各项指标比较：与基线相比,随访时24h平均DBP明显下降(P<0.05),其他指标无明显变化(P>0.05)。污染物暴露方面：从2012年6月～2013年7月,PM2.5、PM10、N02、及S02呈相似的变化趋势,从2012年11月开始升高,在2013年1月-2月份时最高,持续至4月份呈明显下降。所有受试者基线时结局指标测量当日PM10、N02、S02、PM2.5的平均浓度为126.72、70.00、34.23、110.35μg/m3,随访时的浓度分别为129.49、53.14、24.60、78.25μg/m3,两次的平均温度分别为7.44、17.59℃,比较差异有统计学意义(P<0.05)。线性混合效应分析结果：(1)网格化污染物与血压：短期暴露PM2.5、PM10、NO2与24h平均DBP、静息SBP、静息DBP相关性明显,其中,滞后1天、累积2天PM2.5效应最明显,每升高10μg/m3,24h平均DBP升高0.32、0.48 mmHg(P<0.05)；滞后8天PM10对24h平均DBP效应最明显,升高0.32mmHg(P<0.05);累积效应分析结果表明随着PM10累积时间延长,静息SBP、DBP均呈上升趋势,最大效应为累积暴露11天,DBP升高0.59mmHg(P<0.05)；SO2累积2天时对静息SBP、DBP的影响更明显,每升高10μg/m3,分别升高2.12、1.25mmHg(P<0.05)。滞后效应分析中NO2滞后10天对24h平均DBP、静息SBP、静息DBP影响最大,分别升高0.73、1.00、0.54 mmHg;而累积效应分析发现NO2累积3天与静息DBP升高0.63 mmHg相关(P=0.046)。(2)网格化污染物与中心动脉压、脉搏波流速：不同滞后天数的网格化污染物均与中心动脉SBP、DBP、AP或APP呈正相关,尤其以PM10、NO2、SO2的累积效应最为明显,其中前两者的最大效应出现在累积11天,与中心动脉SBP升高1.27、1.71mmHg相关,与中心动脉DBP升高0.67、1.03mmHg相关,而SO2的最大效应出现在累积2天时,中心动脉SBP和DBP分别升高2.99>2.00mmHg。仅发现滞后3、4天(lag3、lag4)SO2暴露与PWV分别升高0.19、0.14m/s相关,但我们并没有发现其他污染物与PWV的相关性。(3)网格化污染物与其他指标：滞后和累积效应分析结果并没有发现网格化污染物与RHI、HOMA-IR、瘦素、高分子脂联素的相关性(P>0.05)。短中期网格化污染物与心血管相关指标的横断面分析结果：滞后0天PM2.5每升高10μg/m3对24h平均DBP影响最明显,升高2.33mmHg (P<0.05)。从累积2天到累积6天PM2.5与24h平均DBP升高明显相关(P<0.05),最大效应出现在累积6天时,24h平均DBP升高4.35mmHg(P<0.05)。然而,超过6天后并没有发现PM2.5与24h平均DBP的相关性(P>0.05)。在双污染物模型中分别加入NO2、SO2,累积6天PM2.5对24h平均DBP较单污染物模型更明显(P<0.05)。累积16天PM2.5和PM10暴露每增加10μg/m3,RHI分别下降0.87和0.72(P均<0.05),然而并未发现气体污染物与RHI的相关性(P>0.05),在横断面分析中亦未发现短中期网格化污染物暴露与其他心血管相关指标的相关性。结论网格化大气污染物暴露与代谢综合征患者血压、中心动脉压升高、内皮功能受损相关,这些病理生理学改变可能部分解释空气污染导致心血管疾病发生和死亡风险增加的机制,但并未发现与心率变异性、胰岛素抵抗及心脏代谢指标的相关性。