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Comparison of Particulate Air Pollution From Different Emission Sources and Incident Dementia in the US
空氣汚染會增加失智症的風險，且已被專家們列為預防失智症應該要避免的危險因子之一。空氣汚染包含了許多物質，其中細懸浮微粒物（PM2.5）和增加失智症的風險相關性最高。
- 此研究旨在探討老年人長期暴露PM2.5微粒物質和來自不同排放源的特定PM2.5與認知衰退間的關聯。
- 收集全美1998-2016年間空氣汚染的指標，共 27 857人參與研究。
- 研究結果顯示，居住地PM2.5的平均暴露量與發生失智症的風險增加有關
- 來自農業和野火的PM2.5與失智症發生率的相關性最高。
Comparison of Particulate Air Pollution From Different Emission Sources and Incident Dementia in the US
不同排放源微粒空氣污染與新失智症發生率之比較：美國研究
文獻出處
背景
- 空氣污染中的微粒物質（PM2.5）近期已被認為是失智症的風險因子久一。
- PM2.5可能通過刺激肺部後所造成的系統性發炎或氧化壓力引起的神經發炎 (neuroinflammation)而影響認知功能。
- PM2.5的粒子非常微小，常帶著具有神經毒性的化學物，可以通過嗅球 (olfactory bulb )或穿越血腦屏障而進入大腦。
- 與其他常見的失智症風險因子（例如高血壓、中風和糖尿病）不同，空氣污染的暴露可以通過人群或政策上的改變而改善，使其成為大規模預防努力的主要目標。
- PM2.5來自環境中的許多來源，包括交通、燃煤發電廠、農業排放和野火。每個來源都可以發出具有不同物理和化學特性的PM2.5。
研究目的
- 之前的研究中PM2.5通常是按總量計算的，因此，尚不清楚不同排放源的PM2.5是否對大腦產生相同的影響。
- 此研究中的目的是分析美國一項大型世代研究中的長期PM2.5總量和來自9個獨特排放源的PM2.5個別的量與失智症發生率的相關性。
研究族群
- 世代研究：「環境預測認知健康與衰老（Environmental Predictors of Cognitive Health and Aging, EPOCH）」研究使用了「健康與退休研究（Health and Retirement Study, HRS）」的數據，HRS是美國一個大型的老年世代研究。
- 訪談時間：健康與退休研究自1992年起，對參與者每兩年進行一次訪談，內容涵蓋認知功能、整體健康和健康行為，直至去世或無法追蹤 (loss of follow up)。
- 補充參與者：健康與退休研究每6年補充一次樣本，以彌補原始世代研究中因老化或死亡而失去的參與者。
- 納入分析標準：1998年1月1日至2016年12月31日之間，50歲以上，至少接受過2次訪談，且無失智症的參與者，
- 代理訪談：對於不能或不願參加訪談的參與者，代理回答者（通常是配偶或子女）完成了調查問題，以減少追蹤期間的資訊損失。
- 排除標準：缺少環境暴露、結果或重要共變數資料的參與者。
評估項目
- 環境暴露評估
- 數據來源：來自環保署監管網絡和多項研究的測量數據。
- 地理空間因素：超過300個變數，包括附近的交通、土地覆蓋和使用率、人口密度、排放源和植被 (植物覆蓋地表的情形)。
- 時間範圍：模型預測了1999年至2016年間美國任何地點每2周的平均PM2.5濃度。
- 早期數據：由於2000年之前有關PM2.5的監測數據有限，因此在1990年至1999年間使用了簡化的年均空間時間模型。
- 其他空氣污染物：為了考慮其他污染物的潛在影響，使用類似的模型估計了粗顆粒物（PM10-2.5）、二氧化氮和臭氧濃度。
- 不同來源的PM2.5濃度：通過將每個地址的總PM2.5濃度乘以由9個排放源（農業、道路交通、非道路交通、煤燃燒用於能源生產、其他能源生產、煤燃燒用於工業、其他工業、野火、和風吹塵）產生的PM2.5的多類比例來得出。
- 數據時間點：儘管這些數據是使用2017年的數據生成的，但我們認為這些估計是過去十年來來源貢獻的可靠估計。
- 污染物濃度時空間計算：我們使用參與者的居住史計算了每次隨訪評估前10年的所有污染物濃度。
失智症診斷
- 認知功能評估：「健康與退休研究」（HRS）自1998年起每兩年進行一次認知評估。
參與者評估：評估包括立即和延遲的單詞回憶、連續減七法和數字倒數測試。
其它資訊提供者的評估：評估包括關於參與者的記憶和日常生活功能，以及訪談者對參與者認知障礙的評估。
- 失智症的定義：使用Langa-Weir算法來定義失智 (該算法在之前健康與退休的子研究中已用於診斷失智症)。如果參與者的認知測試分數為總分27分中的6分或以下，或其它資訊提供者的評估為11分中的6到11分，則將參與者分類為患有失智症。
分析方法
共變數
- 基本人口資料，城巿化程度，居住社區的社經程度。
分析方法
- 分析模型：使用Cox regression風險迴歸模型估計總PM2.5和特定來源PM2.5與失智症發生率的關聯。
- 時間的混淆：。
- 時間軸設定：考慮到空氣污染濃度、年齡、HRS的招募範圍和失智症的趨勢都隨時間變化，使用日曆日期作為時間軸，並進一步依出生年份每2年分群和招募時的年齡進行分層。
- 其它樣本設計調整：應用HRS的人級抽樣權重，並考慮地理分層和聚集。
- 干擾因素：年齡，時間，性別、種族、教育程度、主要住宅所有權、總家庭財富、城市化和居住社區社經程度。
- 分析模型：Model 1: 單一空氣汚染物的影響； Model 2: 不同來源的PM2.5濃度在控制其它PM 2.5 總量後的影響；Model 3: 不同來源的PM2.5濃度在控制其它空氣汚染物後的影響。
- 交互作用：檢查PM2.5與性別、種族或族裔和基線年齡的關聯。
- 敏感度分析：使用不同的平均曝露期、使用其他算法診斷的失智症，追蹤期間無搬遷，2006年至2016年衛星測量估算的由野火衍生出PM2.5.
結果
參與者基本特徵
- 參與者總數：共有27,857名參與者。
- 平均年齡：61歲。
- 性別分佈：56.5%為女性。
- 新發生失智症案例：在平均10.2年的隨訪期間，新增了4,105失智症患者。
PM2.5暴露量
- PM2.5濃度中位數：10年總PM2.5濃度的中位數（四分位數範圍）為11.2 (9.5-13.2) μg/m³。
- 區域性差異：
- 來自農業、交通、能源生產和其他工業部門的PM2.5在地區上有所不同，中西部通常濃度較高，西部濃度較低野火和風吹起的塵土所產生的細顆粒物主要集中在西部和西南部。
- 不同來源PM 2.5 相關性：農業、道路交通和非道路交通之間的PM2.5，以及與工業相關的煤燃燒和其他工業來源之間存在較高的相關性。
- PM2.5濃度與人口特徵的關聯：年齡較大、非西班牙裔黑人、教育程度較低和較少的人，PM2.5暴露的濃度較高，但野火和風吹起的塵土所產生的PM2.5和以上因素無關。野火所產生的PM2.5主要在西部，風吹起的塵土所產生的PM2.5主要在中西部。
PM 2.5和失智的相關性
- 單污染物：
- PM 2.5: 過去10年的總PM2.5每IQR增加，新發失智症的危險率增加8%。
- PM10-2.5、二氧化氮: 與失智症的相關性微弱
- 不同來源P2.5 分析：
- 道路交通和非道路交通的PM2.5危險性≥1.1。
- 野火和煤炭燃燒（用於能源生產和工業）的PM2.5有較小危險性約1.05。
- 道路交通和非道路交通的PM2.5危險性≥1.1。
- 野火和煤炭燃燒（用於能源生產和工業）的PM2.5有較小危險性約1.05。
- 調整干擾因素後的模型：在調整了其他其它空污物後，只有來自農業 (1.13) 和野火 (1.05) 的PM2.5與失智症仍有的關聯。道路交通、非道路交通、以及用於能源和工業的煤炭燃燒在調整其他PM2.5來源的影響後，並不顯著。
- 次級分析：依此模型分析，估計每年有近188,000例新的失智症案例是由於在美國的總PM2.5暴露所致。
- 敏感度分析：
- 幾個不同來源，農業、道路交通、非道路交通、工業煤和野火排放的PM2.5量幾乎是線性關聯。
- 使用不同的曝露期間、不同的失智症分類算法、調整各項指標和權重後，我們發現這些關聯仍然存在。
研究限制
優點
- 研究不同來源的PM2.5：包括農業和野火。
- 化學運輸(chimeicla -transport dispersion model) 模型：使用化學運輸模型，而不是使用化學成分作為特定來源的指標，這使得來源分析更準確。
- 代表性樣本：全國代表性樣本，包括城巿和非城巿地區。
- 詳細的風險因子資訊：資料包含關於失智症的其他風險因子和區域級資訊。
限制
- 時間模型的限制：研究中使用時間模型來估算某段時間內的總PM2.5的量。
- 空間的限制：排放數據使用大空間分組，並未用到細緻的局部化的來源。
- 不同空汚來源間的高相關性：可能會干擾單一來源的效果的能力。
- 未知的限制：可能還有其它干擾因素。
- 健康生存者因素干擾：有些人可能因空汚而影響壽命，因而未有失智症發生，這可能導致研究結果被低估。
結論
- PM2.5總量： 長期暴露於較高的PM2.5與發病失智症的風險增加有關。
- 暴露量與失智危險率： 當結果按照1微克/立方米的標準進行調整時，我們發現總PM2.5對失智症的發病風險增加了2%。
- 不同排放源的關聯強度: 來自農牧業和野火的PM2.5與失智症的關聯最強。
- 農業來源的PM 2.5: 是ammonia的主要來源，佔美國PM2.5形成的30%。農業中常用的神經毒性農藥或除草劑也可能解釋農業產生的PM2.5與失智症之間的關聯。
- 來自野火的PM 2.5: 野火除了產生高濃度的PM2.5外，還釋放出可能具有高度毒性的成分。
- 來自其它排放源的PM2.5: 道路交通、非道路交通、以及用於能源和工業的煤炭燃燒也與發病失智症有關，但這些結果在調整其他PM2.5來源的影響後，並不顯著。
- 估計的影響：每年有近188,000例新的失智症病例可歸因於美國的PM2.5總暴露。
- 政策建議：減少PM2.5和針對特定來源進行政策干預可能是減少人口失智症負擔的有效策略。
個人感想
- 有關森林大火造成的空氣汚染與短期或長期的認知功能減退相關文章已有不少，此篇文章證明了森林大火類的空汚與失智症相關性。
- 不過令人驚訝的是農業來源的PM 2.5是影響失智發生率最大的空汚源，應該也是和此類來源的PM 2.5 佔美國PM2.5形成的30%有關，但也有可能是他們來自於一些有神經毒性的除蟲或除草劑，此類化學物質更加重了PM 2.5對大腦的影響。
- 交通來源的影響反而不如想像中大。
- 若此篇文章的結果將來有其它研究繼續支持，那麼在減少空汚的政策上可能也需要做調整，對於農業使用化學藥劑或燒稻草類植物所造成的空汚需更加被重視和加強防治。