中华预防医学杂志    2021年01期 PM2.5暴露对儿童行为影响的系统综述    PDF     文章点击量:834    
中华预防医学杂志2021年01期
中华医学会主办。
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杜航 王彦文 李湉湉
DuHang,WangYanwen,LiTiantian
PM2.5暴露对儿童行为影响的系统综述
A systematic review of association between fine particle exposure and children′s behavior
中华预防医学杂志, 2021,55(1)
http://dx.doi.org/10.3760/cma.j.cn112150-20200322-00407
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投稿日期: 2020-03-22
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PM2.5暴露对儿童行为影响的系统综述
杜航 王彦文 李湉湉     
杜航
王彦文
李湉湉
摘要: 目的  系统分析PM2.5暴露对儿童行为的影响。方法  以空气污染、细颗粒物、儿童、学生、儿童行为、神经行为、注意力、自闭症、孤独症谱系障碍、注意缺陷多动障碍、多动症、不良行为为中文关键词,以air pollution、fine particulate matter、particulate matter、PM2.5、children、student、behavior、autism、attention、inattention、neurobehavior、attention deficit hyperactivity disorder、ADHD、ASD为英文关键词,分别系统检索中国知网、万方数据知识服务平台和PubMed、Web of Science数据库发表的有关PM2.5与儿童行为问题关联的相关文献。检索时段截至2019年11月,语种限定为中文和英文。纳入标准包括研究的暴露因素为PM2.5;研究结果包括行为障碍及相关疾病;纳入文献的语种为中文、英文;原创研究论文;病例对照、队列或横断面研究。排除标准包括动物实验;重复报告;综述类文章;研究暴露因素不包括PM2.5;儿童自伤和违法等行为。最终纳入25篇文献。结果  纳入的25篇文献中,12篇研究讨论PM2.5暴露与儿童行为障碍疾病的关系,13篇探讨PM2.5暴露与儿童异常行为之间的关系,基于中国人群的研究有5篇。根据研究设计分为出生队列研究(15个)、横断面研究(5个)、病例对照研究(5个),我国主要采用横断面研究和病例对照研究。研究结果提示,PM2.5暴露会增加儿童行为问题的发生风险,既存在短期效应也存在长期效应。短期暴露于PM2.5易引起轻度的儿童异常行为,长期暴露可能加重儿童行为障碍疾病的发生风险。胎儿期和婴幼儿期可能是儿童行为问题发生的关键暴露窗口。结论  PM2.5暴露与儿童行为问题可能存在一定关联,在未来的研究中应开展纵向队列研究增强细颗粒物污染与儿童行为问题的因果关系论证。
关键词 :儿童;行为;细颗粒物
A systematic review of association between fine particle exposure and children′s behavior
DuHang,WangYanwen,LiTiantian     

Corresponding author: Li Tiantian, Email:litiantian@nieh.chinacdc.cn
Abstract:Objective  To systematically analyze the impact of PM2.5 exposure on children′s behavior.Methods  Use air pollution, fine particulate matter, children, students, child behavior, neurobehavior, attention, autism, autism spectrum disorder, attention deficit hyperactivity disorder, hyperactivity, and bad behavior as Chinese keywords. Use air pollution, fine particulate matter, particulate matter, PM2.5, children, student, behavior, autism, attention, intention, neurobehavior, attention deficit hyperactivity disorder, ADHD, ASD as English keywords. Journal papers and grey literature were searched from CNKI, Wanfang Data Knowledge Service Platform, PubMed and Web of Science database from their inception to Nov 2019, which are related to PM2.5 and children behavior problems. The search period is as of November 2019, and the languages are limited to Chinese and English. The inclusion criteria included the exposure factor of the study as PM2.5; the results of the study included behavioral disorders and related diseases; the languages of the included literature were Chinese and English; original research papers; case-control, cohort or cross-sectional studies. Exclusion criteria include animal experiments; repeated reports; review articles; research exposure factors do not include PM2.5; children self-harm and illegal behaviors. Finally, 25 articles were included.Results  Among the 25 included articles, 12 studies discussed the relationship between PM2.5 exposure and childhood behavioral disorders, 13 discussed the relationship between PM2.5 exposure and abnormal behaviors in children, and 5 studies based on the Chinese population. According to the research design, it is divided into birth cohort studies (15), cross-sectional studies (5), and case-control studies (5). China mainly uses cross-sectional studies and case-control studies. The results of the study suggest that PM2.5 exposure will increase the risk of children′s behavioral problems, with both short-term and long-term effects. Short-term exposure to PM2.5 can easily cause mild abnormal behaviors in children, and long-term exposure may increase the risk of children′s behavioral disorders. The fetal period and the infant period may be the key exposure window for the occurrence of children′s behavior problems.Conclusion  There may be a certain correlation between PM2.5 exposure and children′s behavioral problems. In future studies, longitudinal cohort studies should be carried out to enhance the causal relationship between fine particulate matter pollution and children′s behavioral problems.
Key words :Child;Behavior;Fine particulate matter
全文

儿童行为问题指超出儿童年龄允许的正常行为规范的异常行为,根据严重程度可分为达到疾病诊断标准的行为障碍疾病与介于正常行为和行为障碍疾病之间的异常行为1。其中,孤独症谱系障碍(Autism spectrum disorder,ASD)和注意缺陷多动障碍(Attention deficit hyperactivity disorder,ADHD)是目前国内外主要研究的两种可以明确诊断的行为障碍疾病。ASD又称自闭症,是一种以社会交流障碍、刻板重复行为为主要特征的儿童发育障碍性疾病2。ADHD又称多动症,是一种以持续的注意力不集中,多动和冲动等表现为主要特点的儿童期神经发育障碍3。除此之外,还有部分研究关注超出儿童年龄所允许的正常行为但尚未达到疾病确诊标准的异常行为,如注意力不集中、自律性差等。行为问题不仅会对儿童生长发育造成不良影响,还会影响儿童的学业、人际关系和亲子关系等。相关研究指出大约有20%的儿童存在行为问题且行为问题的发生率不断上升4,其中,我国儿童行为问题发生率约为6%~26%,部分农村地区儿童行为问题检出率高达30%5。因此,确定影响儿童行为问题的危险因素至关重要。
        近年来,我国环境污染问题日益加重,细颗粒物(以PM2.5为主)对健康的影响受到了广泛关注。已有研究证据表明PM2.5可吸附铅、镉、汞、多环芳烃等多种神经性毒物,穿过血脑屏障损害大脑6。儿童的中枢神经系统处于一个发展阶段,对神经毒物的敏感性往往高于成人,更容易受到PM2.5污染的影响,从而表现出异常行为。毒理学研究证明出生后早期暴露于PM2.5会显著增加小鼠大脑海马体和前额叶皮层中的促炎细胞因子水平,并激活小胶质细胞,从而使小鼠表现出ASD样症状7。流行病学研究同样也发现细颗粒物暴露与儿童行为问题之间的关系,但目前研究结果不统一,缺乏系统的梳理。大部分研究表明PM2.5暴露与儿童行为问题有关,但仍有部分研究未发现相关性,可能与儿童的暴露时期和暴露水平有关;现有研究主要探索ASD和ADHD等可以确诊的行为障碍疾病,轻度的儿童异常行为相关研究较少;已有的研究多数是在污染水平相对较低的发达国家进行的,在高污染水平国家进行的PM2.5污染与儿童行为问题的相关研究证据不足。因此,研究我国PM2.5暴露对儿童行为问题的影响具有重要的科学意义。本文通过综述有关PM2.5污染与儿童行为相关关系的流行病学证据,分析目前相关研究的现状及可能存在的问题,从而更好地认识PM2.5污染对儿童行为的影响,为后续研究方向提供研究思路。

资料与方法  

一、文献检索  选用关键词检索,以空气污染、细颗粒物、儿童、学生、儿童行为、神经行为、注意力、自闭症、孤独症谱系障碍、注意缺陷多动障碍、多动症、不良行为为中文关键词,以air pollution、fine particulate matter、particulate matter、PM2.5、children、student、behavior、autism、attention、inattention、neurobehavior、attention deficit hyperactivity disorder、ADHD、ASD为英文关键词,分别系统检索中国知网(China National Knowledge Infrastructure,CNKI)、万方数据知识服务平台(Wanfang Data)和PubMed、Web of Science数据库发表的有关PM2.5与儿童行为问题关联的相关文献。检索时段截至2019年11月,语种限定为中文和英文。采用主题词和自由词相结合的方法进行检索,同时手工检索已经发表和通过引文追溯得到的文献作为补充。

二、纳入和排除标准  对检索的文献进行筛选,文献纳入标准:(1)研究的暴露因素为PM2.5;(2)研究结果包括行为障碍及相关疾病;(3)纳入文献的语种为中文、英文;(4)原创研究论文;(5)病例对照、队列或横断面研究。排除标准:(1)动物实验;(2)重复报告;(3)综述类文章;(4)研究暴露因素不包括PM2.5;(5)儿童自伤和违法等行为。

结果  

一、纳入文献的基本情况  本研究从各数据库中共检索到相关文献697篇,排除重复、不符合标准、综述、动物实验等文献后,最终纳入文献25篇(图1),详见表1。纳入的出生队列研究、横断面研究、病例对照研究分别有15、5、5项研究。国外研究主要采用出生队列研究中的多次横断面调查数据结合儿童行为评估结果,调整潜在的混杂因素后,用统计模型估算PM2.5暴露和儿童早期神经行为之间的关联。与国外研究不同,国内主要采用横断面研究和病例对照研究,通过调查儿童当前暴露水平与行为评估结果或比较健康儿童与患病儿童当前暴露水平和行为的差异来探究PM2.5暴露和儿童行为之间的关联。

图1纳入文献的筛选流程图
表1纳入的细颗粒物污染与儿童行为关联研究的文献
1.暴露评估:目前研究中的儿童PM2.5暴露时期和暴露水平均有差异。大多数研究对儿童在胎儿期以及婴幼儿期的PM2.5暴露水平进行评估,以探究其对儿童的神经行为的影响(图2)。在已有的研究中,国内外研究地区的暴露浓度存在较大差异,国外地区的PM2.5暴露浓度远低于国内PM2.5暴露浓度,暴露水平的差异会对研究结果的不同造成影响。
图2不同暴露窗口文献研究数量汇总
2.研究结局:主要关注的研究结局包括达到疾病诊断标准的行为障碍疾病和介于正常行为和疾病之间的儿童异常行为。目前研究中关注的行为障碍疾病主要包括ASD和ADHD等疾病,主要采用精神疾病的诊断和统计手册(The Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders-Ⅳ,DSM-Ⅳ)和自闭症诊断访谈修订版(Autism Diagnostic Interview-Revised,ADI-R)工具等量表进行评估。DSM-Ⅳ是由美国精神医学学会出版的诊断精神疾病的指导手册,对于ASD和ADHD均有相关的诊断标准,若儿童的行为表现符合诊断标准中6条或以上,则可认为患病。ADI-R是根据《国际疾病分类》第10版中自闭症的定义对儿童父母的一种标准化访谈问卷,由经过专门培训的医生评估结果。目前ADI-R量表在欧美等国家已广泛应用,但我国仍处于临床试用研究阶段。在本文综述的研究中,有7项研究使用DSM-IV量表8, 9, 10, 11, 12, 13, 14,3项研究使用ADI-R量表15, 16, 17。儿童异常行为主要表现为注意力不集中、运动功能异常、情绪障碍等,评估方法主要有自我描述问卷(Self-description Questionnaire,SDQ)、Achenbach儿童行为量表(Child Behavior Checklist,CBCL)和注意力网络测试(Attention Networks Test,ANT)等。SDQ包括11个维度,采用打分的方式评估结果,得分越高,结果越差。ANT通过反应时间和命中反应时间标准误差来评估注意力是否集中,命中反应时间标准误差越高,注意力越不集中。

三、混杂因素  儿童行为问题可能受到多种因素的影响,涉及的混杂因素可以大致分为人口因素(儿童年龄、性别、出生时间、出生体重等)、社会经济因素(父母就业、家庭经济状况等)、产妇状况(母亲生育年龄、是否吸烟、是否饮酒、受教育程度等)以及其他潜在的风险因素,主要通过问卷调查获得相关数据。有部分研究在分析数据时针对儿童性别和暴露窗口等混杂因素进行了分层分析18

四、PM2.5对儿童行为的影响  1.PM2.5与儿童行为障碍疾病的关联:共有12篇研究讨论了PM2.5暴露与儿童行为障碍疾病的关联,但研究结果存在一定差异。8篇研究发现PM2.5暴露与儿童行为障碍疾病发生之间存在关联1013, 1416, 1719, 20, 21,其中2项仅研究胎儿期PM2.5暴露1416,研究发现儿童胎儿期暴露于PM2.5,行为障碍疾病发病风险显著增加;3项仅研究婴幼儿期PM2.5暴露101321,发现出生后前三年接触PM2.5的暴露量越高,儿童患行为障碍疾病的风险越高;3项研究胎儿期和婴幼儿期PM2.5暴露1719, 20,研究发现胎儿期和婴幼儿期暴露于PM2.5均与儿童行为障碍疾病有关,但婴儿期对儿童患病风险增加的影响更大。4篇研究并没有发现胎儿期PM2.5暴露与儿童行为障碍疾病发生之间的相关关系91523, 24
        2. PM2.5暴露与儿童异常行为的关联:13篇研究讨论了PM2.5暴露与儿童异常行为之间的相关关系。4篇研究发现胎儿期PM2.5暴露会引起儿童注意力下降,大脑皮层结构改变,增加异常行为的发生112225, 26,其中2篇研究探讨了PM2.5暴露对儿童行为问题的影响机制1122,胎儿时期接触PM2.5与儿童大脑皮层结构改变和青春期前儿童胼胝体(Corpus Callosum,CC)体积的变化有关,这些改变可能与儿童异常行为发生有关;5篇研究学龄前期或学龄期的儿童暴露于PM2.5与异常行为发生的关系27, 28, 29, 30, 31,其中4项研究发现PM2.5暴露导致儿童注意力减弱,发生攻击性增强、社交退缩和抑郁等行为问题28, 29, 30, 31,1项研究没有发现PM2.5与儿童注意力之间的显著关系27;2篇研究发现青春期暴露于PM2.5也会引起儿童异常行为1218,高暴露区的儿童异常行为问题评分更高;1篇研究发现从胎儿期到学龄前期持续暴露于PM2.5,儿童冲突网络性能下降,但没有发现与注意力下降之间的关系8;1篇研究发现胎儿期及婴幼儿期暴露于PM2.5,儿童注意力和执行功能下降,行为问题评分增加32

讨论  本研究系统回顾了PM2.5暴露与儿童行为之间相关关系的流行病学研究,最终纳入25项研究,但各研究的结论不完全一致。20项研究结果发现了PM2.5暴露会对儿童行为造成不利影响,也存在5项研究未发现PM2.5暴露与儿童行为问题的相关性,这可能与研究地区的暴露水平差异、研究的暴露时期、行为评估手段不同等原因有关。目前的研究结果提示,PM2.5暴露会增加儿童行为问题的发生风险,既存在短期效应也存在长期效应,短期暴露会引起儿童注意力不集中、暴躁等异常行为,长期暴露可能会引起更严重的儿童行为障碍疾病,如ASD和ADHD。目前大多数研究采用纵向队列研究设计,在长期随访过程中观察儿童行为的变化,估计PM2.5污染对儿童行为的慢性影响,从而推断PM2.5暴露影响儿童行为之间的因果关联。对于PM2.5短期暴露与儿童行为问题的研究较少,相关流行病学证据尚不充足,我国目前主要采用横断面研究和病例对照研究,尚未开展相关的队列研究。
        目前的研究中主要采用环境监测站或直接测量污染物浓度进行暴露评估,不能精确地代表个体暴露浓度,未来的研究应进行更为精确的个体暴露测量,尽可能的减少由于暴露测量误差造成的结果差异,还应注重颗粒物组成、来源以及暴露关键窗口的确定。儿童发育的不同阶段暴露于PM2.5可能会不同程度地影响儿童行为,胎儿期和婴幼儿期暴露于PM2.5可能对儿童行为问题的发生风险影响更大1720;对于儿童学龄期暴露于PM2.5的行为问题影响研究不足,且仅发现了PM2.5对儿童异常行为的影响,尚未有研究证据证明与行为障碍疾病之间的相关性。其次,目前研究中的儿童行为评估手段不一,判定方法各异,问卷中问题具有主观性,可能会出现评估结果的错误分类,存在潜在的报告偏倚;少有研究提及量表是否检验信度和效度,研究结果之间可比性差,外推时需要谨慎;目前虽已有正规的临床评估方法和神经行为评估测试评估儿童行为障碍疾病,但在当前的研究中并未得到很好的应用,后续研究中应注意行为评估方法的选择,建立明确统一的儿童行为的评估标准,避免评估结果错误分类带来的偏倚。
        目前研究中主要涉及儿童年龄、性别、母亲产龄、孕期是否吸烟以及社会经济等混杂因素的影响,研究还发现了父母的体重状况和教养方式与儿童的情绪和行为问题存在相关性33, 34,但在评估PM2.5暴露对儿童行为问题的影响时,并没有研究调整父母的体重状况和教养方式等混杂因素造成的潜在影响。部分研究在分析PM2.5对儿童行为的影响时进行进一步的分层分析,研究表明性别和社会经济地位在PM2.5对儿童行为的影响中起作用,男童比女童更易出现行为问题,可能与儿童性激素分泌有关,雌激素可以通过调节细胞因子的表达表现出抗炎作用35;社会经济地位较低的地区,医疗水平可能较低,行为问题诊断不及时,导致儿童行为障碍发生率高21
        目前的研究证据表明可能存在以下几种PM2.5对儿童行为影响的机制。对于能够确诊的行为障碍疾病,有研究表明接触PM2.5可能会对新生儿免疫系统产生影响,而儿童的免疫系统紊乱和神经炎症可能与ASD有关36。对于介于正常行为和疾病之间的儿童异常行为问题,流行病学研究表明PM2.5暴露对神经行为的影响可能与中枢神经系统亚结构的改变、左大脑半球皮层白质病变和血管改变有关37;部分动物毒理学实验发现暴露于颗粒物后,幼鼠的小胶质细胞活动增加,脑胼胝体缩小,出现中枢神经炎症症状38,这些表现与具有异常行为儿童的生理特征相一致。因此,PM2.5可能通过引起脑血管损伤、神经炎症,激活脑小胶质细胞,损伤血脑屏障,最终损伤大脑39。相关生物学标志物的研究可以应用于进一步检验PM2.5污染对行为影响的生理机制。
        综上,本综述提示PM2.5污染与儿童行为问题之间存在关联,其对儿童健康的影响不容忽视。行为问题与疾病不同,目前尚未有明确的治疗方案。预防性原则应适用于保护儿童避免在生命各个阶段累积的有害暴露的潜在长期影响。

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