Environmental Pollution and   Cardiovascular Disease

Toxic exposuresoxidative

stress

Obesity, hypertension,Cardiovascular disease,

diabetesAlzheimer’s dementia,

Parkinson’sLow birth

weight

Early life experiences can influence Early life experiences can influence later-life health & diseaselater-life health & disease

Aging begins at conceptionAging begins at conception

CVD and other major causes of death for all males and CVD and other major causes of death for all males and females females

(United States: 2007). (United States: 2007).

Source: NCHS and NHLBI. A indicates CVD plus congenital CVD; B, cancer; C, accidents; D, CLRD （ Chronic Lower Respiratory Disease ） ; E, diabetes; and F, Alzheimer's disease.

Roger VL et al. Published online in Circulation Dec. 15, 2010

Hospital discharges for cardiovascular diseases. Hospital discharges for cardiovascular diseases. (United States: 1970-2006). (United States: 1970-2006). Note: Hospital discharges include Note: Hospital discharges include people discharged alive, dead and status unknown. people discharged alive, dead and status unknown. Source: NCHS and NHLBI.Source: NCHS and NHLBI.

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 Cardiovascular Disease

    概念：    心血管疾病，又称为循环系统疾病，是一系列涉及循环系统的疾病，循环系统指人体内运送血液的器官和组织，主要包括心脏、血管（动脉、静脉、微血管），可以细分为急性和慢性，一般都是与动脉硬化有关。

心血管疾病 心脏--- 冠心病--- 心绞痛--- 心肌梗塞--- 猝死--- 心律失常--- 心力衰竭

血管--- 高血压--- 高脂血症--- 血管疾病 脑--- 脑梗塞--- 脑缺血

心血管疾病症状心血管疾病症状 心悸 胸痛 呼吸困难 紫绀 疲劳 眩晕 晕厥

Development of Atherosclerotic PlaquesDevelopment of Atherosclerotic Plaques动脉粥样硬化斑块的发展动脉粥样硬化斑块的发展

NormalFatty streak

Foam cells

Lipid-rich plaque

Lipid core

Fibrous cap

Thrombus

Ross R. Nature. 1993;362:801-809.

脂肪条纹 富含脂质斑块

纤维帽

脂质核心 血栓

预防措施1、精神愉快。焦急、紧张、忧郁、烦恼可引起心动过速或过缓、心律不齐、 心前 区疼痛和血压升高等现象。 2、劳逸适度。用脑过度，神经过度紧张，脑血管易出现血液淤滞现象，因此， 应 适当调节劳与逸的平衡。 3、多吃素食。胆固醇和脂肪多的食物中含有大量饱和脂肪类物质， 易引起胆固醇 和甘油三脂增高。因此，应多吃素食。 4、经常参加体育锻炼。体育锻炼能使血管的舒张和收缩运动正常化， 5、少吃盐。钠离子在体内过多储留，会使血管的压力增大，血压升高。 6、不要吸烟、喝酒。 

Risk Factors 一般认为高血脂、高血压、高血糖、高凝状态

是心脑血管病最重要、最直接的危险因子。 近年来的研究证明空气污染（ Air Pollution ），

亦是心血管病发病和死亡最重要的危险因子之一。它不仅可以引起血管内皮和血管损伤，促进血栓形成，还可以诱发动脉粥样硬化、心律失常、心肌肥厚、心肌梗塞等多种心血管病，而且还是诱发心脏猝死和急性冠状综合征最重要的原因之一。

环境因素是引发心血管病的重要原因

Altered PathwaysAltered Pathways

Environment Drives Cardiovascular Disease

Environmental Environmental FactorsFactors

Cardiovascular Disease

Toxic ChemicalsToxic Chemicals

Air pollutionAir pollution, , Dioxins, polychlorinated bipheDioxins, polychlorinated biphenylsnyls，， some Pesticides,some Pesticides,

and other Endocrine Disruptorsand other Endocrine Disruptors

（空气污染，二恶英，多氯联苯，农药，和其他内分泌干扰物）

既往认为空气污染对人体危害主要是呼吸系统，它可以诱发慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿和肺癌等主要疾病。而对心血管系统的作用多继发于呼吸系统的变化，对心血管系统的直接作用缺乏流行病学的充分研究和有力证据，更缺乏作用途径和机制的了解。

进入 20世纪，由于多次空气污染灾难事件的发生，全球气候和环境和空气污染的恶化，世界对人类健康的关注，以及生物医学技术的进步和发展，现在已经明确，空气污染是心脑血管病的一个重要和普遍的危险因子。

它可以直接或间接引起心血管系统结构和功能损害，产生多种心血管病，诱发急性心脏事件，并成为心脑血管病和死亡的重要原因。其危险指数（ Risk Ratio ）分别达到 1.18和 1.13。

其它相关信息

据美国 AHA统计，在美国因空气污染每年致心血管病死亡的人数已超过 6万人。据WHO分析，全世界约近 80%的人受到严重空气污染的威胁，每年约有 80万人因空气污染而致死。

空气污染已经成为心血管病发病和死亡的一个“Key Stages”和“Most Strongly Risk”。一般空气中小于 10μ的颗粒为 4-20μg/m3。

最近流行病调查发现浓度每增加 10μg/m3，心血管发病危险可增加24%，心肌梗塞的风险可增加 1.4 倍，死亡风险可增加 76%。离交通要道越近的居民，动脉粥样硬化发病率亦越高。 

其它相关信息

   研究結果顯示空氣污染與   心臟病發有密切關係

污染物結果 美國哈佛大學 PM 10 心臟病入院人數增加 英國愛丁堡大學 PM 10 心臟病入院人數增加 加拿大渥太華大學 PM 10 心臟病入院人數增加 美國哈佛大學 NO2 增加心律不正

美国的心脏病协会统计，在美国这些小颗粒能造成每年 60,000 人的死亡。

虽然 PM 作为一类物质显然会引发健康问题，研究人员还未成功的让不同的特殊的小颗粒承担他们的过错。“关于哪种才是最毒的颗粒，现在还存在着很大的争论。” Pope 说，“我们还不确定是硫酸盐还是硝酸盐或者其他的微小的灰尘才是问题的关键。”

              空气污染

空气污染包括空气中颗粒物、有毒气体和病原微生物等三大类。

颗粒物主要有粉尘、烟尘、花粉等，其中空气中超细悬浮颗粒（直径小于 2.5、 PM2.5）由于它可以穿透人体呼吸道防御的纤毛系统，直接进入肺组织，因此对人体的危害最大；

有毒气体包括 CO 、 NOx、臭氧、 SO2 、 H2S、苯、酚、甲醛等有刺激性、有害气体；

病原微生物包括一些病毒、细菌和寄生虫等等。

一个成人每天约呼吸 2 万多次，吸入空气约有 15 － 20立方米。

大气污染物

颗粒污染物按直径分为： --- 胸腔颗粒 (直径 <10μm,PM10)、 --- 粗颗粒 (直径 10~2.5μm,PM10~2.5)、 --- 细颗粒 (直径 <2.5μm,PM2.5) --- 超细颗粒 (直径 <0.1μm,UFPs);

气态污染物包括氮氧化物 (NOx)、二氧化硫 (SO2)、一氧化碳 (CO)和臭氧 (O3)等。

。

来源 　　（ 1）工业：工业是大气污染的一个重要来源。工业排放到大气中的污染物种类繁多，有烟尘、硫的氧化物、氮的氧化物、有机化合物、卤化物、碳化合物等。其中有的是烟尘，有的是气体。 

　　（ 2）工厂、家庭燃烧含硫的燃料例如生活炉灶与采暖锅炉：城市中大量民用生活炉灶和采暖锅炉需要消耗大量煤炭，煤炭在燃烧过程中要释放大量的灰尘、二氧化硫、一氧化碳、等有害物质污染大气。特别是在冬季采暖时，往往使污染地区烟雾弥漫，呛得人咳嗽，这也是一种不容忽视的污染源。 

　　（ 3）火山爆发产生的气体  　　（ 4）焚烧农作物的秸杆、森林火灾中的浓烟  　　（ 5）焚烧生活垃圾、废旧塑料、工业废弃物产生的烟气  　　（ 6）吸烟  　　（ 7）做饭时厨房里的烟气  　　（ 8）垃圾腐烂释放出来的有害气体  　　（ 9）工厂有毒气体的泄漏  　　（ 10）居室装修材料（如油漆等）缓慢释放出来的有毒气体  　　（ 11）风沙、扬尘  　　（ 12）农业生产中使用的有毒农药  　　（ 13）使用涂改液等化学试剂  　　（ 14）复印机、打印机等电器产生的有害气体等。  　　（ 15）交通运输：汽车、火车、飞机、轮船是当代的主要运输工具，它们烧煤或石油产生的废气也是重要的污染物。特别是城市中的汽车，量大而集中，排放的污染物能直接侵袭人的呼吸器官，对城市的空气污染很严重，成为大城市空气的主要污染源之一。汽车排放的废气主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物等，前三种物质危害性很大。 

PM

    概念： PM ，英文全称为 particulate matter(

颗粒物）。科学家用 PM2.5 表示每立方米空气中这种颗粒的含量，这个值越高，就代表空气污染越严重。

PM2.5

PM2.5是指大气中直径小于或等于 2.5 微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。

虽然 PM2.5 只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。

PM2.5 粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，

对人体健康和大气环境质量的影响更大。

PM2.5 来源

   PM2.5 产生的主要来源，是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，大多含有重金属等有毒物质。 

PM10 PM10 （ particulate matter ）有些颗粒物因粒径

大或颜色黑可以为肉眼所见，比如烟尘。有些则小到使用电子显微镜才可观察到。通常把空气动力学当量直径在 10 微米以下的颗粒物称为 PM10 ，又称为可吸入颗粒物或飘尘。

雾天时，往往 PM2.5占 PM10 的比例也更高，根据位处西城的市环保局监测实验室所测，上午 10点钟 PM10 小时浓度为 400 微克 /立方米， PM2.5为300 微克 /立方米，占了70%多。

监测指标

2012 年 2月，国务院同意发布新修订的《环境空气质量标准》增加了PM2.5 监测指标。 2012 年 9月 9日，北京市环保局监测中心表示，新版空气质量发布平台 2012 年 1月 1日上线。 2012 年 10月 6日，北京 35个 PM2.5 监测站点试运行数据全部上线发布。

依据美国和加拿大航天局（ NASA ）应用MODIS和 MISR 卫星测量数据分析，我国是世界空气污染最严重的国家之一。亦是全世界心血管发病和死亡最多的国家。

Global satellite-derived PM2.5 averaged over 2001–2006

在这张图上红色（即 PM2.5密度最高 ) ，出现在北非、东亚和中国。中国华北、华东和华中 PM2.5 的密度，指数甚至接近每立方米 80 微克，甚至超过了撒哈拉沙漠。　

Cumulative distribution of regional, annual mean PM2.5 (10.1289/ehp.0901623)                                                  

Types and sizes of air pollution (10.1097/HCO.0b013e32833358cd)

细颗粒 

粗颗粒 

超微粒子 

大气污染与心血管疾病的关系医学专家认为，由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。

• 粒径 10 微米以上的颗粒物，会被挡在人的鼻子外面；

• 粒径在 2.5 微米至 10 微米之间的颗粒物，能够进入上呼吸道，但部分可通过痰液等排出体外，另外也会被鼻腔内部的绒毛阻挡，对人体健康危害相对较小；

• 而粒径在 2.5 微米以下的细颗粒物，直径相当于人类头发的 1/10 大小，不易被阻挡。被吸入人体后会直接进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。

大气污染影响心血管疾病的机制 大气污染物对心血管系统的作用存在多种机制，包括对脉管系统、血液、肺受体等的直接作用、对细胞内源性活性氧簇的直接作用，以及影响自主神经功能、肺氧化应激和炎性反应介导的间接作用等。

   動物研究顯示，部份污染物會導致血管硬化 

氧化应激 氧化应激是指机体在遭受各种有害刺激时，体内高活

性分子如活性氧自由基 (reactive oxygen species,ROS）和活性氮自由基（ reactive nitrogen species,RNS）产生过多，氧化程度超出氧化物的清除，氧化系统和抗氧化系统失衡，从而导致组织损伤。

氧化应激（ Oxidative Stress， OS）是指体内氧化与抗氧化作用失衡，倾向于氧化，导致中性粒细胞炎性浸润，蛋白酶分泌增加，产生大量氧化中间产物。氧化应激是由自由基在体内产生的一种负面作用，并被认为是导致衰老和疾病的一个重要因素。

環境污染亦可能是導致血管硬化的原因，長年累月接觸各類化學物質，部份會在不知不覺之間侵入血管壁而造成長期損害。

)

                                                                                                                                     

Mechanism by which particulate matter leads to cardiovascular events

血栓， 血管功能不全， 血管粥样硬化，心肌梗塞，心律失常，心肌肥厚

空气污染致心血管疾病的可能机制

炎症反应 ROS的产生、全身氧化应激 自主神经的调节失控， 心律异常 诱发内皮功能损伤，代谢异常，动脉粥样硬化进展

血凝障碍和血管再塑与代偿失常 空气污染诱发心血管病与基因型和遗传背景亦可能有关。

以往的研究也曾报道，心血管疾病和血液中高浓度的持久性（长寿命和难以降解的）有机环境毒物，如二恶英、多氯联苯、农药，之间可能存在联系。此类化合物具有脂溶性，因此会积聚在血管壁上。然而，早期的研究从未调查过接触此类化合物与动脉粥样硬化之间可能存在的联系。

乌普萨拉大学医学系教授 Lars Lind表示：“研究结果表明，长寿命的有机环境毒物可能参与了动脉粥样硬化的发生，从而导致患者日后死于心血管疾病。”

环境毒物与心血管疾病环境毒物与心血管疾病

二恶英二恶英多氯二苯并 -对 -二恶英和多氯二苯并呋喃

•它包括 210种化合物这类物质非常稳定，熔点较高，极难溶于水，可以溶于大部分有机溶剂，是无色无味的脂溶性物质 ，。•它的毒性十分大，是砒霜的 900倍，有“世纪之毒”之称，•  二恶英除了具有致癌毒性以外，还具有生殖毒性和遗传毒性，直接危害子孙后代的健康和生活。•国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物。 

英文发表的关于二恶英暴露和 CVD 死亡率的流行病学研究和这些研究引用的文献结果提示，二恶英暴露既与缺血性心脏病有关联，又与所有的 CVD 有关联，但跟缺血性心脏病的关联更强。然而，尚不能确定其他 CVD 危险因素可能产生的混杂作用。

有机污染物长期接触可促进动脉粥样硬化的发生

农药等 Ha等在美国的调查中，以 40岁以上的 899 名成年人为对象，分析其血清有机污染物浓度与心血管疾病发生之间的联系，结果发现血清二恶英样多氯联苯（ PCBS）与有机氯农药和心血管疾病的现患率之间，在女性中呈正相关；但血清多氯联苯以及二恶英的血清浓度则不仅与女性，而且也与男性心血管疾病的现患率之间呈正相关

多基于流行病学调查 机理有待进一步研究

环境毒物与心血管疾病环境毒物与心血管疾病

Future Work 与高脂血症等心脏代谢危险因素的作用机制相比，空气污染和环境毒物对心血管病的影响和机制研究仍然是初步的和很不深入的。

进一步调查研究，了解其确切的细胞和分子生物学机理，探求其特异而灵敏的关键靶点和生物标记分子，为空气污染诱发心脑血管病提出有效诊断和防控措施。

思考题 简述空气污染的分类， 来源和监测标准

空气污染和心血管疾病的关系及其致心血管疾病可能的机制

怎样预防心血管疾病的发生

THANK YOUTHANK YOU

Healthy People & A Healthy Planet