心血管疾病居我国城乡居民死因的首位,其中我国高血压现患病人数已达2.45亿。高血压与遗传和环境因素共同作用密切相关,以细颗粒物(Fine particulate matter,PM2.5,空气动力学直径≤2.5μm)为首的大气污染物对其危害备受关注。儿童由于处于生长发育的特殊时期和特有的行为活动模式等更易受PM2.5的影响。既往研究发现PM2.5短期暴露与成人血压及高血压患病风险升高有关,然而关于儿童PM2.5暴露对急性血压效应的研究很少,几乎均基于单个时段站点或定点监测的暴露水平,且结果也不一致。由于PM2.5理化特性和儿童呼吸道生理参数的不同,导致PM2.5在呼吸道实际沉积剂量存在很大差异,其对健康的实际效应也尚不清楚。同时,PM2.5化学组分复杂,金属是其重要的组成之一。由于部分金属具有持久性和蓄积性强、毒性显著,多个国家已发布优先管控金属名单,包括砷、镉、铅、锑、铊等8种非必需金属,并采取相关优先管控政策,包括纳入排污许可证制度管理、限制使用等。优先管控金属可通过呼吸道、消化道和皮肤进入机体,并由尿液排出,尿金属可较好反映其内暴露水平。既往有研究提示砷、铅等与成人血压升高有关,但其与儿童血压关联的证据不足,仅有的几个报道基本为欧美儿童单次尿金属检测的横断面研究,结果存在较大异质性。尚不知PM2.5和优先管控金属与儿童血压是否存在暴露-反应关系,以及滞后效应时间窗,且儿童年龄、性别和生活方式等易感性特征也不清楚。此外,PM2.5和优先管控金属对儿童血压影响的潜在机制也不明确。由于PM2.5和金属暴露水平受多种因素的影响,既往研究大多基于横断面的设计,对暴露和结局的单次测量很可能存在偏倚。而固定群组研究由于是对小样本人群进行多次重复测量,形成的多个自身对照可有效控制个体间的抽样误差,提高研究效能,可以为个体水平上探讨PM2.5和金属暴露对血压的急性影响提供更加可靠的证据。为此,本研究基于固定群组设计,针对我国不同方位的3个城市从以下两个部分分别探讨个体PM2.5及其呼吸道沉积、尿优先管控金属对儿童血压的影响以及细胞因子在其中的作用。第一部分大气细颗粒物与儿童血压的关联研究目的:探讨个体PM2.5短期暴露及其呼吸道不同区域沉积与儿童血压的暴露-反应关系,识别儿童主要易感特征,探究细胞因子在PM2.5与血压关联中的中介作用。方法:采用固定群组设计,于2017~2019年在我国武汉（中部）、广州（南方）和渭南（北方）3个城市共招募421名4~13岁儿童,分别于夏、秋、冬3季开展3次调查。每季连续监测72 h个体PM2.5浓度,并于第4天早上进行健康体检,包括测量身高、体重、血压等。该研究已通过华中科技大学同济医学院伦理委员会批准,所有儿童及其监护人均已知情同意。根据多路径颗粒物剂量模型模拟呼吸道不同区域沉积分数,计算PM2.5在呼吸道不同区域的24 h沉积剂量。检测武汉儿童48种血清细胞因子,筛选显著改变的细胞因子,并结合文献报道,选取10种细胞因子在广州儿童中进行验证。排除随访缺失、未抽血、血压缺失后,基线421名儿童共纳入1153人次血压以及655人次细胞因子的有效数据进行分析。采用线性混合效应模型和广义估计方程分别分析PM2.5在单日滞后和累积多日滞后均值及其呼吸道不同区域沉积与儿童血压和高血压患病风险的关联,限制性立方样条曲线拟合暴露-反应关系,并采用中介模型分析细胞因子在PM2.5与血压关联中的中介作用。结果:校正多种潜在混杂因素后,个体PM2.5在滞后3日内均与儿童收缩压、舒张压和平均动脉压升高有关,该效应在暴露第1 h最强,随后逐渐减弱。PM2.5暴露第1 h每增加10μg/m3,收缩压、舒张压和平均动脉压分别升高0.25%（95%CI:0.14%,0.36%）、0.50%（95%CI:0.33%,0.67%）、0.40%（95%CI:0.27%,0.52%）。同时PM2.5在滞后3日内与高血压患病风险升高一致关联,在滞后第2天（体检前第2天）与高血压前期患病风险升高有关。PM2.5在滞后第2天每增加10μg/m3,高血压前期和高血压患病风险分别升高8.1%（OR=1.081,95%CI:1.033,1.130）和5.8%（OR=1.058,95%CI:1.023,1.094）。上述关联均存在线性暴露-反应关系。值得注意的是,当PM2.5水平低于我国国家空气质量二级标准（National Ambient Air Quality Standards II,NAAQS II）（75μg/m3）或NAAQS过渡标准（50μg/m3）时,仍与收缩压、平均动脉压和高血压患病风险升高有关,但当PM2.5低于世界卫生组织第4阶段过渡目标值（25μg/m3）时,上述关联均无显著性。相比于PM2.5外暴露,PM2.5在呼吸道沉积与血压的关联略强,滞后第2天的PM2.5在支气管和肺泡沉积剂量每增加10μg,高血压患病风险分别升高11.1%（OR=1.111,95%CI:1.043,1.184）和6.3%（OR=1.063,95%CI:1.026,1.103）。PM2.5在支气管和肺泡部沉积与血压指标关联比头面部沉积更强。3个城市中,广州儿童PM2.5暴露水平及呼吸道沉积剂量最低,但PM2.5及其呼吸道沉积与广州儿童血压指标的关联强于武汉和渭南儿童。此外,年龄和每日课外锻炼时长与PM2.5的交互作用与血压增加有关,该关联在学龄儿童和每日课外锻炼时长≥1 h儿童中更强。对细胞因子在PM2.5与血压关联中作用的探讨,发现武汉儿童个体PM2.5在单日滞后第1天（体检前第1天）和滞后第2天暴露与C-C基序趋化因子配体27、血小板衍生生长因子、干细胞因子、白介素-1受体拮抗剂（Interleukin-1 receptor antagonist,IL-1Ra）、白介素-2受体α（Interleukin-2 receptorα,IL-2Rα）、IL-16、干扰素-γ和巨噬细胞集落刺激因子升高有关,该关联在滞后第1天最强。同时,IL-2Rα、IL-16、干细胞因子和巨噬细胞集落刺激因子与血压升高关联显著。中介分析发现IL-16在PM2.5累积滞后0~1天（体检当天和体检前第1天）与血压升高关联中存在临界中介作用,介导比例11.44%。但在广州儿童中未发现细胞因子在PM2.5与血压关联中存在显著作用。结论:个体PM2.5在滞后3日内暴露与儿童血压和高血压患病风险升高一致关联,并存在显著的线性暴露-反应关系,当PM2.5低于NAAQS II和过渡标准时仍与儿童血压升高有关。并且,PM2.5与多种细胞因子升高有关,其中IL-16可能部分参与PM2.5和血压升高的关联。第二部分尿优先管控金属与儿童血压的关联研究目的:探讨尿优先管控金属与儿童血压的暴露-反应关系,识别儿童主要易感特征,并探究细胞因子在金属与血压关联中的中介作用。方法:对以上广州和渭南286名儿童开展3季的固定群组研究,每季连续收集4天晨尿,并于第4天早上进行健康体检。电感耦合等离子体质谱检测4天的尿金属。排除随访缺失、未抽血、未留晨尿和血压缺失后,共纳入283名儿童786人次血压和356人次细胞因子的有效数据,共计2735人次的尿金属检测数据。采用线性混合效应模型和广义估计方程分别分析检测率较高的5种优先管控金属（砷、镉、铅、锑和铊）在单日滞后和累积滞后4日均值水平与血压和高血压患病风险的关联,采用贝叶斯核函数回归分析累积滞后4日均值水平的5种优先管控金属混合物与上述血压指标的关联,限制性立方样条曲线拟合暴露-反应关系,并采用中介模型分析细胞因子在金属与血压关联中的中介作用。结果:校正多种潜在混杂因素后,尿锑在单日滞后和累积滞后4日均值水平与收缩压、平均动脉压和高血压患病风险升高均一致显著关联,该关联在体检当天最强,随后逐渐减弱。且上述关联均存在线性暴露-反应关系。尿锑在体检当天的水平每增加1倍,收缩压升高0.56%（95%CI:0.19%,0.94%）、平均动脉压升高0.53%（95%CI:0.14%,0.92%）、高血压患病风险升高0.267倍（OR=1.267,95%CI:1.107,1.450）。同时,5种优先管控金属混合物中,锑是对收缩压、平均动脉压和高血压患病风险升高最主要的贡献者。并且,砷与锑存在协同作用,在砷高水平时锑与收缩压升高关联更强。相比广州儿童,锑与渭南儿童血压的关联更强。此外,被动吸烟状态与锑的交互作用和收缩压升高存在显著关联,该关联在被动吸烟儿童中显著,而在非被动吸烟儿童中不显著。滞后4日内,砷与C-C基序趋化因子配体3升高、锑与IL-1Ra升高存在一致关联,上述关联在单日滞后强度相近,而在累积滞后4日最强;仅C-X-C基序趋化因子配体1与高血压患病风险增加有关。但未发现上述细胞因子在优先管控金属与血压关联中存在显著的中介作用。结论:尿锑在滞后4日内与儿童血压和高血压患病风险升高一致关联,并存在显著的线性暴露-反应关系。同时优先管控金属混合暴露中锑是血压和高血压患病风险升高的主要贡献者,但未发现细胞因子在优先管控金属与血压关联中的中介作用。综上,个体PM2.5和尿锑在滞后4日内与儿童血压和高血压患病风险升高一致关联,并存在显著的线性暴露-反应关系。PM2.5和金属相关的多种细胞因子中,仅IL-16可能部分参与PM2.5和血压升高的关联。