JAMA Network Open: 环境空气污染增加中国精神分裂症入院风险

期刊：JAMA Network Open

DOI:10.1001/jamanetworkopen.2024.36915

       精神分裂症在全球范围内影响着众多人口，据统计全球约2400万人患病，即每300人中就有一人，相当于成年人每222人中就有1人患有该病。大多数精神分裂症患者经历多次复发，会导致更高的自杀风险和生活质量降低。环境空气污染是非传染性疾病的第二大危险因素，也可能成为精神障碍的主要危险因素之一。

       精神分裂症的急性发作通常与氧化应激有关，短期暴露于环境空气污染会刺激氧化应激。现有的这种关联研究仅限于个别城市或特定的亚组人群，目前仍缺乏一项涵盖所有年龄组的研究系统阐明短期暴露环境空气污染与精神分裂症发作风险之间的关联。此外，现有的研究主要集中在环境空气污染的绝对浓度，这可能无法捕捉到精神分裂症患者发作之前空气污染浓度短期增加的潜在影响。暴露于持续增加的空气污染水平可能会产生累积的氧化损伤，即连续数天持续增加的空气污染水平可能与更大的急性精神分裂症发作风险有关。确定空气污染水平的短期相对增加与精神分裂症发作的关联有助于增进对空气污染相关的精神分裂症发作风险的理解，并为制定有针对性的干预策略提供科学依据。

       本研究假设相邻天数之间空气污染程度的增加可能与精神分裂症发作的额外风险有关，这独立于空气污染的绝对浓度；空气污染程度持续增加 2 天或更多天可能与精神分裂症发作的更高风险有关。本研究旨在探讨中国不同空气污染物的绝对浓度、邻近天数空气污染增加和不同空气污染物持续上升与精神分裂症住院率之间的关联。

（1）研究设计

       本文采用时间分层病例交叉设计，对每个城市创建一个病例交叉数据集，其中病例日被定义为精神分裂症患者住院日，匹配的对照日为同周、同月、同年的日子。这种自我匹配可以控制在一个月或一年内没有明显变化的混杂变量，包括年龄、种族、性别、体重指数、饮食、教育程度、收入、生活状况或婚姻状况。在此设计中，参与者作为自己的对照，通过比较病例日或之前的每种空气污染物浓度与对照日或之前的浓度来产生估计。

（2）空气污染暴露数据

       本研究从中国国家环境监测中心发布的全国城市空气质量实时发布平台上收集了六种环境空气污染物（PM_2.5、PM₁₀、二氧化氮、二氧化硫、臭氧和一氧化碳）的日绝对浓度的绝对浓度数据，作为人群暴露于环境空气污染的指标。如果一个城市有多个监测站，则取该城市所有监测站污染物的平均值。缺失的空气污染数据使用高分辨率中国空气质量再分析数据集进行填补。

（3）APINs和不同空气污染物持续增加事件的定义

       相邻日之间的空气污染增加（APINs）是指当天的空气污染绝对浓度与前一天的空气污染绝对浓度之差，是包含正负值的连续变量。针对不同空气污染物设定不同持续增加事件定义：PM_2.5和PM₁₀的APIN≥5μg/m³且持续1天或更长时间、2天或更长时间、3天或更长时间和4天或更长时间；二氧化硫和二氧化氮的APIN≥1μg/m³且持续1天或更长时间、2天或更长时间、3天或更长时间和4天或更长时间；一氧化碳的APIN≥0.05mg/m³且持续1天或更长时间、2天或更长时间、3天或更长时间和4天或更长时间，因持续增加事件超过5天情况少，故不考虑。

（4）健康数据来源

     精神分裂症住院记录来自中国大陆城镇职工基本医疗保险（UEBMI）和城镇居民基本医疗保险（URBMI）两大医保系统，从中提取了2013–2017年295个地级及以上城市行政区划（2017年共338个地级以上城市）每日住院数据，排除住院人数少的36个城市，最终纳入259个城市数据，其中244个城市拥有UEBMI数据，227个城市拥有URBMI数据，212个城市同时拥有UEBMI和URBMI数据。

（5）协变量和结局定义

      在主要模型中纳入了各城市的时变气象数据（日环境空气表面温度和相对湿度）和公共假日信息作为协变量。精神分裂症作为在住院期间进行治疗的主要疾病是本研究的结局，诊断编码为F20。

（6）统计分析

       该研究采用两阶段分析方法来评估环境空气污染与精神分裂症每日住院人数之间的城市特异性和总体关联。第一阶段使用条件逻辑回归模型来评估特定城市精神分裂症住院变化百分比与每种空气污染物绝对浓度和相邻日之间空气污染每IQR增加的关联。第二阶段通过随机效应模型将特定城市的关联汇总，得出了所有纳入城市的总体关联并绘制了总体暴露反应曲线。在研究期间，根据汇总的关联估计住院和住院时间的相关总归因数和归因分值。研究根据WHO的空气质量指南，定义了超标和严重超标的空气污染水平，并评估了与这些超标水平相关的超额住院风险和负担。

       从中国259个地级及以上城市的城镇职工基本医疗保险（UEBMI）和城镇居民基本医疗保险（URBMI）数据库中，共提取了817296份精神分裂症的住院记录（30.6%为0–39岁，56.4%为40–64岁，13.0%为65岁及以上；55.04%为男性，44.96%为女性）。表1列出了2013-2017年不同空气污染物、气象因子和APINs的环境水平。大气污染物日浓度中位数（IQR）分别为PM_2.5：38.84 (23.00–62.33) μg/m3、PM₁₀：64.93 (40.26–102.94) μg/m3、氮氧化物：23.62 (13.64–37.00) μg/m3、二氧化硫：16.01 (9.33–27.67) μg/m3、臭氧：74.25（51.90–100.38）μg /m³，一氧化碳0.83（0.57–1.18）g/m³。APINs 作为衡量相邻日空气污染浓度变化的指标，其均值为0 μg /m³，中位数在不同污染物间有所差异（如 PM_2.5 为 0.72 μg/m³，PM₁₀ 为 1.06 μg/m³ 等），且包含正负值，这反映了空气污染浓度在相邻日之间既有增加也有降低的情况。

      图1显示，不同时间环境空气污染浓度每增加一个IQR，精神分裂症日住院的95% CI总百分比变化，PM_2.5、PM₁₀、二氧化氮、二氧化硫和一氧化碳的2日移动平均浓度（lag0–1）每增加一个IQR，分别与精神分裂症住院率增加1.36%（95% CI：0.51%–2.21%）、1.80%（95% CI：0.81%–2.80%）、4.32%（95% CI：2.81%–5.85%）、2.35%（95% CI：0.93%–3.79%）和1.67%（95% CI：0.37%–2.98%）显著相关；相应地，PM_2.5的2日移动平均浓度每增加5μg/m³和二氧化氮的2日移动平均浓度每增加5ppb，分别与精神分裂症住院率增加0.17%（95% CI:0.07%–0.28%）和1.87%（95% CI:1.22%–2.53%）相关。

      表2为2013-2017年中国259个城市在不同空气质量标准下精神分裂症每日住院的总体百分比变化及95%置信区间。对于多种空气污染物，当浓度超过当前空气质量指南（AQG）时，与精神分裂症住院治疗显著增加相关。值得注意的是，一氧化碳在低于当前 24 小时一氧化碳 AQG（4mg/m³）的浓度范围（0.6–1.4mg/m³）内，也与精神分裂症住院治疗增加相关。这一结果提示即使在看似较低浓度的一氧化碳暴露下，也可能对精神分裂症患者的病情产生不良影响。数据强调了空气污染物浓度与精神分裂症住院治疗之间的密切关系，为制定更严格的空气质量标准和保护精神分裂症患者等易感人群提供了有力依据，也为进一步研究空气污染对精神健康的影响机制提供方向。

      图2显示了5天或6天移动平均值（lag0–4或lag0–5）APIN与精神分裂症住院风险的关联最为明显。PM_2.5（18.53μg/m³）、PM₁₀（28.43μg/m³）、二氧化氮（7.98μg/m³）、二氧化硫（6.67μg/m³）和一氧化碳（0.22mg/m³）的6日移动平均APINs每增加一个IQR，分别与精神分裂症住院率增加2.37%（95%CI，0.88%–3.88%）、2.95%（95%CI，1.46%–4.47%）、4.61%（95%CI，2.93%–6.32%）、2.16%（95%CI，0.59%–3.76%）和2.02%（95%CI，0.39%–3.68%）相关。与空气污染物的绝对浓度相比，APINs显示出更长的模式，在较晚的时间窗口与精神分裂症住院治疗的关联更明显。

      图3显示随着持续增加事件天数的延长，精神分裂症住院治疗的百分比变化呈现上升趋势，表明空气污染持续增加的时间越长，精神分裂症住院的风险越高，空气污染持续压力增加存在潜在累积效应。持续的空气污染水平增加对急性精神分裂症发作风险的潜在不良影响，此研究结果为精神分裂症发作与空气污染相关的风险提供了新颖的见解。

      本研究发现相邻天数之间空气污染水平的短期增加与精神分裂症住院风险增加显著相关，且独立于各空气污染物的绝对浓度。这些发现为空气污染相关的精神分裂症发作风险提供了新的认识，提示在预防精神分裂症发作时，应额外关注空气污染水平的短期升高，尤其是持续较长时间的升高情况，这意味着公共卫生干预措施需要更加精细化和动态化，不仅仅是长期致力于降低空气污染的平均水平，还需建立针对短期污染峰值和持续污染事件的预警和应对机制。