抽象的
我们的目标是调查肥胖是否增加了慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者对室内颗粒物不良影响的易感性。
COPD的参与者在基线,3和6个月内研究过。肥胖被定义为身体质量指数≥30kg·m-2.每个时间点采集室内空气5-7天,测量空气动力学粒径≤2.5 μm (PM2.5)和2.5 - 10 μm (PM2.5 - 10)的颗粒物(PM)。同时评估呼吸道症状、健康状况、抢救用药、病情加重、血液生物标志物和呼出一氧化氮。
在招募的84名参与者中,56%的人肥胖,所有人都是前吸烟者,具有中度至严重的COPD。肥胖的参与者倾向于通过全球慢性阻塞性肺病阶段的全球倡议评估较严重的疾病,并且减少吸烟。有证据表明肥胖修改了室内PM对COPD呼吸结果的影响。PM2.5和PM2.5-10的增加与夜间症状,呼吸困难和救援药物在肥胖中使用的增加相关与非肥胖参与者。室内颗粒物对病情加重、呼吸状态和喘息的影响在肥胖人群中也更大与非肥胖的参与者,以及对室内PM的气道和全身炎症反应的差异。
我们发现,肥胖与慢性阻塞性肺病患者对室内细颗粒物和粗颗粒物暴露的过度反应有关。
抽象的
肥胖可能会增加对带有COPD的那些室内颗粒物质暴露的不良呼吸障碍的敏感性http://ow.ly/DYf6T
介绍
慢性阻塞性肺疾病(COPD)目前是全球第五大死亡原因,预计在未来几十年患病率将增加[1].大多数慢性阻塞性肺病是由环境因素引起的[2].虽然烟草烟雾是发达国家的主要原因,但持续暴露于空气污染物会恶化慢性阻塞性肺病的发病率。暴露于室外颗粒物(PM)与慢性阻塞性肺病住院和死亡率增加有关[3.那4.].室内可吸入颗粒物有独特的来源,例如家庭烹饪和吸烟,以及室外空气渗入室内环境[5.].室内空气质量与发达国家的居民息息相关,因为他们大部分时间都是在室内度过的,而在个人层面上,室内空气质量可能更容易改变[6.].我们最近的研究表明,即使室内相对较低浓度的PM也与COPD患者呼吸系统发病率的增加有关[7.].
除环境因素外,单个特征,如年龄,性别,可康疾病和遗传学,都与COPD结果有关。体重也与COPD成果有关,COPD中肥胖悖论的概念主要集中在体重低,特别是患有严重疾病的人中的死亡风险增加[8.].但是,由于在过去的50年里,随着美国成年人的肥胖症的患病程度,肥胖症的患病率已经增加了肥胖症的兴趣,近三分之一的成年美国人在2008年遭到肥胖[9.].肥胖与COPD预后恶化有关,包括呼吸困难、喘息增加和生活质量下降[10.-12.].最近的几项研究表明,肥胖可能增加空气污染对呼吸系统的影响,特别是PM暴露[13.-15.].例如,最近在哮喘儿童中进行的一项研究表明,与体重正常的儿童相比,在超重和肥胖的持续性哮喘儿童中,空气动力学尺寸≤2.5 μm (PM2.5)浓度的PM与呼吸道症状的相关性更强[15.].除了对COPD上的肥胖的直接影响外,具有COPD的超重或肥胖个体还可以似乎对PM对呼吸状况的不利影响提高了易受影响的影响[16.-18.].需要更多的证据来定义肥胖症作为空气污染物呼吸效应的易感性因素,并且对于我们的知识,这从未在COPD中进行过调查。该分析的目标是调查肥胖的肥胖是否具有中度至严重的COPD的肥胖性质更容易受到PM对呼吸道疾病的不良反应而不是非肥胖个体。
方法
参与招聘
参与者提供了书面知情同意,约翰·霍普金斯医疗机构审查委员会批准了该方案。参与者和方法已在前面描述[7.].简单地说,参与者是从巴尔的摩地区招募的患有慢性阻塞性肺病的前吸烟者。入选标准为:年龄≥40岁,2)支气管扩张剂后1秒用力呼气量(FEV1)≤预测的80%,3)FEV1/用力肺活量<70%,4)>10包年吸烟,但已戒烟1年,呼出一氧化碳水平≤6ppm [19.].
研究设计
参与者在基线、3个月和6个月时被纳入研究。在每个时间间隔,进行为期1周的家庭环境评估,在每周结束时,参与者完成一次诊所访问。
家庭空气质量和环境评估
在基线的训练有素的技术人员进行了房屋检查。在主要生活区的基线,3个月和6个月内进行空气抽样,该地区被确定为除卧室以外的房间,参与者报告最多的时间。选择1周的监测期,包括可能在一周中的日子和周末日不同的风险。PM2.5和PM具有空气动力学尺寸的室内空气采样2.5-10μm(PM2.5-10)如前所述进行[7.那20.].为了进行敏感性分析,包括室外温度和湿度,数据是从国家海洋和大气管理(NOAA)国家气候数据中心(Asheville,NC,USA)获得的数据。从马里兰科学中心站收集每小时温度和湿度数据(WBAN#93784)。
诊所访问
参与者人口统计学是在基线诊所访问中进行的。教育被用作社会经济地位的代理,因为许多参与者年龄较大,不再工作,使年度家庭收入不太可靠。肺活量测定根据美国胸部社会(ATS)标准进行,并被列入模型中作为基线疾病严重程度的衡量标准[21.那22.].患者归类为基于肺功能的慢性阻塞性肺病(金)阶段的全球倡议[23.].采用特定IGE评估使用免疫胶(Phadia,Thermofisher,USA)用于小鼠,蟑螂,猫,狗和粉尘过敏原的特定IgE评估确定。如果在检测水平或高于检测水平或高于检测水平(0.1 Kua·L.)中,参与者被认为是特征性的-1).
评估的重量
参与者的身高和体重在每次访问时都用测量仪测量。根据世界卫生组织认可的超重和肥胖的标准定义,将体重指数(BMI)(公斤除以米的平方)作为连续变量和分类变量进行计算和检查[24.].正常体重(BMI <25 kg·m)分析-2)、超重(BMI≥25、<30 kg·m)-2)和肥胖(BMI≥30 kg·m-2)个人25.]建议超重组中的效果与正常重量组相似,但每组的数量都很小。因此,正常的重量和超重是折叠成非肥胖类别(BMI <30千克·m-2非肥胖(BMI <30 kg·m-2)与肥胖(BMI≥30 kg·m-2)被呈现。在随访期间,只有一个参与者在肥胖和非肥胖之间改变了类别。这名参与者的BMI为30.2公斤·m-2到访1 29.7公斤·米-2访问2和30.5 kg·m-2在访问3。该参与者在分析中被归类为肥胖,敏感性分析表明,当该参与者被排除(数据未显示)时,结果并没有本质上的不同。
慢性阻塞性肺病呼吸结果和生物标志物
参与者在每个环境监测期间完成每日日记,包括救援药物使用频率(每天0、1、2、3或>4次),并对每个期间的反应进行平均。在每次门诊访问时都发放经过验证的问卷,并在环境监测时采取问卷来代表当前的呼吸状态。用改良的医学研究委员会(mMRC)呼吸困难量表评估呼吸困难[26.].用二分法的“是”或“否”的响应评估夜间症状:“我的咳嗽和呼吸扰乱了我的睡眠”。圣乔治的呼吸问卷(SGRQ)[27.召回期限为4周,用于评估生活质量。喘息于过去4周的喘息于“几乎每天,每周几天,每月几天,只有呼吸道感染,或根本没有”。恶化被定义为恶化的呼吸道症状,导致未经核制的医生访问,在过去3个月内急诊部门访问或住院治疗[28.].咳嗽和痰是否存在,采用以下改良ATS-DLD问卷(美国胸科肺病分会问卷)的问题确定[29.“你经常咳嗽吗?”以及每次就诊时“你的胸部经常有痰吗?”这两种问题被一分为二,分为“是”或“否”。在诊所就诊时采集外周血并分析细胞计数、鉴别和纤维蛋白原(约翰霍普金斯医学研究实验室)。采用ELISA法测定血清c反应蛋白(ALPCO, Salem, NH, USA),采用4-Plex人细胞因子检测超敏感试剂盒(Meso Scale Discovery Company, Rockville, MD, USA)测定血清中白细胞介素(IL)-6、IL-8、肿瘤坏死因子-α和干扰素-γ。根据制造商的说明(约翰霍普金斯临床研究单位核心实验室)。6%的样品干扰素-γ含量低于检测限(0.41 pg·mL)-1)这些被分配了一半的检测限。根据美国胸部社会/欧洲呼吸学协会指南,使用NiOx Mino(Aerocrine Ab,Solna,Syden)测量呼出的一氧化物测量[188bet官网地址30.].
分析
使用图形显示进行评估数据的数据,并进行适当的变换。使用Spearman相关性,Chi平方测试和T检验进行分析描述性统计。评估PM对呼吸结果,连续和二元成果的影响(即。使用线性和逻辑回归模型分析夜行症状和加剧,其中PM包括作为连续预测器。广义估计方程模型[31.,以解释重复测量所产生的相关性。根据年龄、性别、教育程度和预测FEV1的百分比对模型进行了调整。模型中包括肺活量测定,作为基线疾病严重程度的测量。根据比赛、季节、特应性状态或自我报告的糖尿病或睡眠呼吸暂停进行调整,并没有显著影响结果(数据未显示),这些变量未纳入最终模型。为了测试效果修改,我们创建了PM和肥胖状态之间的交互项。我们创建了按肥胖状况分层的模型,并评估了PM暴露与呼吸结果之间关联的定性差异。所有分析均使用StataSE统计软件,版本11.0 (Stata Corp, College Station, TX, USA)。p-对于主要效应,值<0.05被认为是统计学意义,并且P值<0.10被认为是统计学意义的相互作用[32.那33.].
结果
参与者特征和肥胖
所有参与者(n=84)均患有中度或重度COPD,平均基线FEV1 %预测为53% (表格1).大约一半(56%)的参与者是肥胖,25%是超重,19%是正常体重。在基线时,肥胖参与者更有可能报告夜间症状(36%)与14%;p=0.02), SGRQ评分较高,提示呼吸状况恶化(43与35;P =0.03)。然而,在使用GOLD标准评估时,肥胖参与者的疾病往往不那么严重。肥胖个体也倾向于报告更多的共病情况,如阻塞性睡眠呼吸暂停、糖尿病和心肌梗死史。参与者的环境特征并没有因肥胖状况和待在室内的时间而不同。与室内可吸入颗粒物浓度升高有关的房屋特征曾于以前公布[7.].平均而言,参与者报告说,他们92%的时间是在室内度过的,其中80%是在自己家里,包括平均每天7.5小时在放置显示器的主要生活区。肥胖和非肥胖参与者PM2.5浓度的中位数(四分位范围)为9.1µg·m-3(5.4 - -14.9µg·m-3), 8.0µg·m-3(4.3 - -15.1µg·m-3)分别(p = 0.48)。在非肥胖和肥胖参与者之间,室内PM2.5-10浓度也没有显着差异。
肥胖的室内污染物浓度与呼吸道发病之间的关联
室内PM2.5与肥胖个体中的呼吸结果显着相关,但不是非肥胖的个人(表2.和图1).例如,随着肥胖参与者中的MMRC呼吸困难评分(β= 0.20,P <0.01)的增加,增加PM2.5浓度与呼吸困难强烈相关,并且与非肥胖参与者之间的呼吸困难(β= -0.01; p;= 0.89)。与非肥胖参与者(或= 0.11; P = 0.08)相比,增加PM2.5浓度与肥胖参与者(或= 1.84; p <0.01)中的夜间症状也强烈关联。室内PM2.5和救援吸入器使用的频率和肥胖参与者之间的恶化风险(表2.).对于非肥胖参与者来说,PM2.5浓度的增加与这些呼吸结果无关。
肥胖状态与颗粒物与症状的关系虚线表示肥胖的人,实线表示非肥胖的人。a)和b)分别证明经修改的医学研究委员会(mMRC)问卷评估的空气动力学尺寸≤2.5 μm的颗粒物(PM2.5)和空气动力学尺寸2.5 - 10 μm的颗粒物(PM2.5 - 10)和呼吸困难之间的关系。c)和d)分别证明PM2.5和PM2.5 - 10与报告夜间喘息症状的概率之间的关系。
在肥胖参与者中,室内PM2.5 - 10与夜间症状和呼吸困难风险的增加有关,而在非肥胖参与者中则没有(表2.和图1).室内PM2.5-10之间的关联差异也存在显着差异,与非肥胖参与者(β= -0.13; P = 0.54)相比,肥胖(β= 0.33; P <0.01)中的救援吸入器使用.室内PM2.5和PM2.5-10与肥胖参与者中的咳嗽或痰或整体队列(数据未显示)的症状无关。为PM2.5和PM2.5-10的模型添加每周平均户外温度和湿度并未有意义地改变结果(数据未显示)。
室内污染物浓度与肥胖引起的炎症的关系
炎症细胞因子和炎症生物标志物的分析表明,肥胖状态改变了室内PM对炎症的影响。肥胖状态改变了室内PM2.5对外周血嗜酸性粒细胞计数、外周血中性粒细胞计数、纤维蛋白原、c反应蛋白和血清IL-6的影响,表明与非肥胖参与者相比,肥胖参与者具有更大的促炎作用(表3).肥胖状态改性室内PM2.5-10对外周中性粒细胞计数,外周嗜酸性粒细胞计数和呼出的一氧化氮,这表明肥胖个体对室内PM2.5-10具有增强的肺和全身炎症反应。与非肥胖个体相比。PM和IL-8之间的关联,肿瘤坏死因子-α和干扰素-γ没有肥胖状态没有差异。
讨论
在一项针对中重度COPD患者的研究中,我们发现了证据,表明肥胖改变了室内PM暴露对COPD预后的影响,包括呼吸道症状、抢救药物使用以及气道和全身炎症标志物。这些发现扩展了肥胖可能增加对颗粒物空气污染易感性的新证据,并解决了理解这一关系在COPD中的一个关键缺口。随着肥胖症的流行,这些研究结果对全世界的公共健康都有影响,无论是在定义可接受的空气质量标准方面,还是在个人层面确定减轻健康风险的干预措施方面。
我们在研究人口中的研究人口与COPD的研究人口符合一个日益增长的工作,表明超重或肥胖增加了哮喘个体的空气污染的易感性。在纵向与哮喘的城市血症儿童的纵向研究中,室内PM2.5与增加的哮喘症状有关,对PM2.5的哮喘反应在超重和肥胖儿童中大大更大了[15.].该观察结果在中国30 000名儿童的流行病学研究中得到了证实,这表明超重和肥胖的儿童与常规重量儿童相比,超重和肥胖的儿童具有更普遍的哮喘和更多的呼吸系统症状[13.].一组患有哮喘的城市儿童表明,与非肥胖儿童相比,肥胖儿童与更多的多环芳烃接触更有可能患哮喘[34.].一项针对104名老年哮喘患者的研究也调查了与交通相关的污染,发现严重的有害影响仅限于BMI >30 kg·m人群的42%-2[14.].
除了在哮喘的研究外,还有一些冲突的研究调查了肥胖,作为一般人群的空气污染物的协会改性。在对美国老年人的研究中,与非肥胖参与者相比,臭氧与肥胖中的肺功能下降有关[35.].相比之下,在一项以人群为基础的瑞士成人研究(SAPALDIA)中,研究人员报告称,改善空气质量对肺功能下降率的有益影响对正常和体重过轻的人最大[36.].然而,在具有哮喘的亚组中,在肥胖人群中,空气质量的改善的有益效果往往是最大的。在研究BMI对臭氧暴露作用的实验研究中,增加BMI与肺部功能损伤的增加有关,否则臭氧在女性中最突出[37.].在本研究中,随访6个月的参与者,室内PM暴露与肥胖个体之间的突出临床反应有关,表现为症状和救援药物使用的增加。
全身和肺部炎症的增加支持了我们的发现,即与非肥胖个体相比,肥胖个体对PM的临床症状增加。选择了本研究中的生物标志物先天的基于之前的研究,这些研究报告了暴露于环境颗粒物会导致全身炎症增加[38.].由于肥胖是一种促炎状态,肥胖可能易于倾向于提高炎症反应,并且当存在两个条件时,存在常量效果[39.].我们的研究结果表明,与非肥胖者相比,在室内接触PM时,肥胖者的IL-6、c反应蛋白、纤维蛋白原和中性粒细胞计数增加更多,动物模型也表明了这一点。例如,研究表明,与非肥胖小鼠相比,肥胖小鼠在对臭氧的反应中表现出更强的肺部炎症(更高的IL-6) [40那41.].也许令人惊讶的是,PM会导致肥胖患者外周血嗜酸性粒细胞和中性粒细胞的增加。PM2.5−10的结果表明,与非肥胖个体相比,肥胖个体的肺和全身嗜酸性粒细胞反应增强。而之前的两项研究已经描述了健康志愿者接触空气污染和呼出的一氧化氮浓度之间的正相关[42.那43.]、肥胖和呼出一氧化氮浓度在哮喘研究中呈负相关,但在COPD患者中尚未进行彻底调查。虽然PM的特应性状态或过敏原含量可能影响这种关系,但我们没有发现证据表明,当特应性状态加入多元模型时,特应性介导了这种关系。
肥胖和非肥胖个体对空气污染的敏感性差异可能涉及的其他因素包括脂肪因子、氧化应激和糖皮质激素反应受损。肥胖激素,包括脂肪因子、瘦素和抵抗素,可能与肥胖个体中PM效应加重的机制有关。先前的研究表明,BMI的增加与气道氧化应激的增加有关[44.那45.].对哮喘的研究表明,肥胖可能导致糖皮质激素反应受损,吸入糖皮质激素的使用可能在改善PM呼吸作用中发挥保护作用[46.-48.].因此,肥胖哮喘患者吸入糖皮质激素可能不会像非肥胖哮喘患者一样,由于糖皮质激素抵抗而免受有害颗粒物的影响。糖皮质激素反应在COPD中影响PM呼吸效应的作用尚不清楚,但可能是肥胖改变对颗粒物污染暴露易感性的另一种方式。
伴随肥胖发生的呼吸生理变化可能是肥胖增强PM易感性的另一个机制。与非肥胖者相比,肥胖者的颗粒沉积或颗粒沉积模式可能增加[49.].先前的研究,包括一项针对儿童的颗粒沉积研究和一项针对成年人的减肥试验,都表明肥胖和潮气量增加之间存在关联,这可能会导致肥胖人群吸入更多的颗粒[50.那51.].另一种可能性是,肥胖引起的肺血容量的增加,增加了能够转移肺泡-毛细血管屏障的最小颗粒PM的促炎潜力。这样,类似于肥胖患者肺血容量增加,肺对一氧化碳的扩散能力增加的机制[52.,颗粒接触可能会随着肥胖而增加。这可能对细颗粒物的呼吸作用有更大的影响,因为只有这些更小的颗粒才能到达远端气道和肺泡-毛细血管界面。
由于慢性阻塞性肺病影响的是经常有共病疾病的个人,这些值得考虑。虽然胃食管反流疾病和退行性疾病等共病可能在肥胖者中更为普遍,并可能导致肥胖慢性阻塞性肺病患者的症状增加,但这不太可能解释PM暴露对肥胖慢性阻塞性肺病患者的影响增加。在肥胖人群中更为常见的睡眠呼吸障碍,可能是由于呼吸模式的变化或颗粒沉积,增加了对空气污染的敏感性。多导睡眠图不包括在我们的研究方案中,虽然睡眠呼吸暂停的自我报告是可用的,但样本量的大小使我们无法得出关于睡眠呼吸暂停在调节易感性中的作用的结论。在肥胖和非肥胖COPD患者中,伴随心脏病的作用更有可能影响PM的差异效应。PM暴露影响心功能,肥胖是心血管疾病的危险因素,心血管疾病是COPD患者发病和死亡的主要来源。此外,最近的研究表明,肥胖可能增加接触PM的心脏风险[53.-56.].虽然我们的研究没有设计用于满足心脏成果,并且样本量太小,无法全面地研究心脏共生的作用,但这也会对未来的研究感兴趣。
值得注意的是,尽管我们的研究样本量不大,但对一些呼吸结果有可检测到的影响修正。室内PM与若干结果(吸入器使用、夜间症状和呼吸困难)之间的关联反映了急性影响,而其他结果(健康状况(SGRQ)、喘息和恶化)的时间尺度则反映了1至3个月之间的短期影响。为了评估这些关系,假定在1周监测期间捕捉到的暴露反映了最近的过去。虽然这增加了反向因果关系的可能性,但研究结果的一致性表明,室内PM暴露的短期影响可能对肥胖有更大的影响与非肥胖的个人与copd。虽然花粉计数或流感普遍性是潜在的混乱,但这些暴露的数据不可用纳入分析。本研究不包括射线照相成像,以提供肺气肿和气道的放射线表征,这对未来的研究感到兴趣。由于较老的白人男性主要包含的样品,我们的研究结果的可持续性受到限制,这强调了对较大研究的需要,包括更大代表的妇女和不同的种族背景。然而,本研究的强度是对每个参与者的家庭暴露和呼吸状况的详细表征和重复评估。
总结
在一项针对中至重度COPD患者的研究中,肥胖改变了室内PM暴露对呼吸结果的影响。与非肥胖COPD患者相比,室内PM2.5和PM2.5 - 10与肥胖患者的症状和救援药物使用更大的增加有关,炎症反应的差异支持肥胖患者对颗粒物污染的反应加重。这些发现表明,肥胖可能增加慢性阻塞性肺病患者暴露在细颗粒物污染中的易感性,并强调了未来研究确定可能发生这种情况的机制的必要性。
脚注
支持声明:本研究获得了美国环境保护局(批准号:RD83451001)和美国卫生与公众服务部-国家卫生研究院-国家环境卫生科学研究院(批准号:R21 es 024021, R21 es015781, r01 es019560, p50 es015903, p01 es018176, f32 hl 120396)。本文的资金信息已存入FundRef.
利益冲突:可以在本文的在线版本旁找到披露www.qdcxjkg.com
- 已收到2014年5月1日。
- 公认2014年11月2日。
- 版权©2015人队