我們總以為，腦容量是遺傳所決定，其實(shí)后天的影響非常大，例如鍛煉有助于增加腦健康，空氣污染帶來(lái)的則是損害。但是，二者相結(jié)合后的影響，有點(diǎn)特別，并非簡(jiǎn)單的算術(shù)題。
2021年12月，美國(guó)學(xué)者發(fā)表在《Neurology》的一項(xiàng)研究就顯示，空氣清新時(shí)，劇烈體育鍛煉有益；空氣污染嚴(yán)重時(shí)，劇烈運(yùn)動(dòng)反而是“助紂為虐”。
空氣污染和體育鍛煉對(duì)健康的一系列影響，研究結(jié)果存在差異，且二者的相互作用，知之甚少。具體來(lái)說，兩者均與神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)局相關(guān)，一個(gè)是正相關(guān)，一個(gè)是負(fù)相關(guān)：體育鍛煉增多與癡呆風(fēng)險(xiǎn)降低、認(rèn)知能力增強(qiáng)和結(jié)構(gòu)性腦容量增大相關(guān)；空氣污染程度高與癡呆風(fēng)險(xiǎn)較高、認(rèn)知能力較差和腦容量較小相關(guān)。
運(yùn)動(dòng)期間呼吸頻率增加，肺部顆粒物沉積可能會(huì)增加。有證據(jù)表明，空氣污染和體育鍛煉的綜合作用，可能具有生物學(xué)意義，尤其是對(duì)大腦。
在中度污染環(huán)境中進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)，人的血清腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（BDNF）水平降低。體育鍛煉對(duì)心肺結(jié)局的益處，在空氣高度污染區(qū)域減弱，而在高水平體育鍛煉的人群中，空氣污染與呼吸健康的相關(guān)性可能更強(qiáng)。然而，尚無(wú)流行病學(xué)研究考察這一交互作用對(duì)大腦的影響。
發(fā)表在《Neurology》的該研究，在流行病學(xué)框架中，探究了體育鍛煉是否會(huì)改變空氣污染與腦容量的相關(guān)性。
英國(guó)生物樣本庫(kù)（UKB）2006～2010年納入了50多萬(wàn)名成年參與者。收集腕部加速計(jì)、具有T1圖像和T2 FLAIR的多模式MRI數(shù)據(jù)，采用土地利用回歸，分別評(píng)估完整樣本子集中的劇烈體育鍛煉（VigPA）、結(jié)構(gòu)性腦容量和空氣污染。
評(píng)估了空氣污染四分位間距、劇烈體育鍛煉與大腦結(jié)構(gòu)容量的相關(guān)性，并評(píng)估了空氣污染與劇烈體育鍛煉的交互作用。
納入8600名參與者，平均年齡為55.55歲（sd=7.46）。
經(jīng)過多次檢驗(yàn)校正后，在整體模型中，劇烈體育鍛煉與灰質(zhì)（GMV）呈正相關(guān)，與白質(zhì)高信號(hào)容量（WMHV）呈負(fù)相關(guān)，而NO2、PM2.5吸光度與灰質(zhì)呈負(fù)相關(guān)。
NO2和PM2.5吸光度與劇烈體育鍛煉存在交互作用，影響白質(zhì)高信號(hào)容量（FDR校正交互作用p值=0.037）。
在劇烈體育鍛煉參與者中，這些空氣污染物與白質(zhì)高信號(hào)容量的相關(guān)性更強(qiáng)。相似地，在NO2和PM2.5吸光度較低地區(qū)，劇烈體育鍛煉與白質(zhì)高信號(hào)容量呈負(fù)相關(guān)。但在NO2和PM2.5吸光度較高地區(qū)的參與者中，相關(guān)性為零。
因此，體育鍛煉與對(duì)大腦結(jié)局有益相關(guān)，而空氣污染與對(duì)大腦結(jié)局有害相關(guān)。劇烈的體育鍛煉可能會(huì)加重空氣污染與白質(zhì)高強(qiáng)度病變的相關(guān)性，而空氣污染可能會(huì)削弱體育鍛煉與這些病變有益的相關(guān)性。
這是第一項(xiàng)考察體育鍛煉和空氣污染對(duì)結(jié)構(gòu)性腦容量交互作用的研究，也是少數(shù)報(bào)告空氣污染與大腦結(jié)構(gòu)總體相關(guān)性的研究之一。
此外，該研究是在目前現(xiàn)有可用的最大的大腦結(jié)構(gòu)成像和用加速度計(jì)測(cè)量體育鍛煉的數(shù)據(jù)庫(kù)上進(jìn)行。因此，其結(jié)果強(qiáng)有力評(píng)估了空氣污染和體育鍛煉是否會(huì)改變中年至老年人腦容量的交互相關(guān)性。
總體分析一致發(fā)現(xiàn)，體育鍛煉強(qiáng)度較高和灰質(zhì)存在強(qiáng)烈的正相關(guān)性，與白質(zhì)高強(qiáng)度容量存在負(fù)相關(guān)性，這與既往文獻(xiàn)一致。
該研究還報(bào)告，空氣污染與大腦結(jié)局呈負(fù)相關(guān)；NO2、PM2.5和PM2.5吸光度與灰質(zhì)呈負(fù)相關(guān)。雖然該研究也報(bào)告，其他空氣污染物與總白質(zhì)容量（WMV）存在類似大小效應(yīng)和方向性，但這些p值經(jīng)不起FDR校正。文獻(xiàn)中支持這些相關(guān)性的證據(jù)很少。
該研究的證據(jù)表明，即使在中度污染地區(qū)，高強(qiáng)度體育鍛煉也可能加重空氣污染對(duì)大腦健康的有害作用。此外，盡管空氣污染可能會(huì)削弱體育鍛煉對(duì)某些大腦結(jié)構(gòu)的有益作用，但未觀察到體育鍛煉與大腦結(jié)局更差存在任何相關(guān)性。
該研究結(jié)果與既往研究一致，未發(fā)現(xiàn)空氣污染對(duì)白質(zhì)高強(qiáng)度容量具有主要影響，但在污染程度較高環(huán)境中，其影響可能更大。未來(lái)在污染水平較高地區(qū)開展的研究可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，這些相關(guān)性會(huì)得到加強(qiáng)，并在運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度較低的情況下也可能發(fā)生。
雖然是推測(cè)性的，但該研究結(jié)果表明，血管機(jī)制可能在這些相關(guān)性中發(fā)揮作用：
1、血壓升高與白質(zhì)高信號(hào)容量呈正相關(guān)，內(nèi)臟脂肪、吸煙和炎癥標(biāo)志物與白質(zhì)高信號(hào)容量相關(guān)。白質(zhì)高信號(hào)容量更大進(jìn)而與其它進(jìn)行性病理改變相關(guān)，包括脫髓鞘、星形膠質(zhì)細(xì)胞增生、軸突破壞、阿爾茨海默病和癡呆、認(rèn)知能力下降、卒中和死亡率增加?？諝馕廴九c血管結(jié)局存在類似相關(guān)性。猜測(cè)空氣污染對(duì)心血管和/或神經(jīng)結(jié)局影響的機(jī)制，包括炎癥、氧化應(yīng)激和DNA損傷、神經(jīng)炎癥和β淀粉樣蛋白累積。
2、白質(zhì)高信號(hào)容量和空氣污染都與小膠質(zhì)細(xì)胞激活有關(guān)。白質(zhì)高信號(hào)容量和空氣污染這些共同的相關(guān)性表明，白質(zhì)高信號(hào)容量和空氣污染可能有共同的生物反應(yīng)，盡管這可能因氣體（NO2/NOX）、細(xì)顆粒物（PM2.5）和較大顆粒物（PM10）有所不同。具體而言，大鼠暴露于NO2，可通過誘導(dǎo)興奮毒性和增加介導(dǎo)長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)的蛋白質(zhì)表達(dá)和影響突觸可塑性，增加腦血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。已經(jīng)證明，PM2.5能減少血流介導(dǎo)的血管舒張，而NO2并不如此。
3、評(píng)估不同的空氣污染物，可能有助于確定空氣污染和體育鍛煉與大腦健康的特定機(jī)制。
總之，該研究與既往研究一致，即運(yùn)動(dòng)期間即使短時(shí)間空氣污染暴露，也可能對(duì)心腦血管產(chǎn)生不利影響。如果能夠進(jìn)一步重復(fù)這些結(jié)果，則可以制定政策，將運(yùn)動(dòng)期間空氣污染暴露降至最低。
由于大多數(shù)空氣污染源與交通相關(guān)，因此在遠(yuǎn)離交通繁忙路段的道路上跑步或騎自行車，可能會(huì)降低空氣污染相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。此外，評(píng)估空氣污染風(fēng)險(xiǎn)的措施應(yīng)考慮將高體育鍛煉量者作為可能關(guān)注的亞群。
（選題審校：程吟楚 編輯：丁好奇）
（本文由北京大學(xué)第三醫(yī)院藥劑科翟所迪教授及其團(tuán)隊(duì)選題并審校，環(huán)球醫(yī)學(xué)資訊編輯完成。）
參考資料：
Neurology. 2021 Dec 8;98(4):e416-e426.
Association of Air Pollution and Physical Activity With Brain Volumes
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34880089/
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