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介紹空氣汙染是一個全球性的環境問題,導致不良的健康影響和過早死亡。雖然經常鍛煉和體育活動有明顯的健康好處,長期暴露在正常戶外空氣汙染的影響尚未完全闡明。
和分析方法本研究方案描述的生理學和人體測量的角度在工業環境中健康老化的研究,計劃4楊(4)。楊4研究項目的目的是成為一個隻有前瞻性縱向和多學科的隊列研究。提出了研究協議描述了橫斷麵測量和分析。總的來說,1500隻成年參與者(年齡18 - 65歲),跑步者和不活躍的人,生活在一個高或低空氣汙染地區的捷克共和國將招募。我們將測量和分析血液中的氧化應激和炎症生物標記物,運動能力(漸進式鍛煉測試和spiroergometry)、血壓、肺功能(肺量測定法),心髒自主監管和人體測量學(身體成分)。
道德和傳播楊4研究協議已經被大學的倫理委員會批準的斯特拉瓦(3/2018)。一張詳細的參與者信息將提供給每個人之前得到他們的書麵知情同意。研究參與者構成沒有風險。這項研究的結果將在國際和地區傳播會議,在同行評議的期刊和通過社會和廣播媒體。
- 運動醫學
- 公共衛生
- 生理學
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本研究的優點和局限性
提出了研究與廣泛的多學科研究項目的一部分群跑步者和不活躍的個人(N = 1500)。
參與者,研究對象是由一個專業的招聘市場營銷和社會研究機構使用分層配額抽樣,以確保表示按年齡,性別和身體活動狀況,使歸納研究結果。
第一波的觀察研究實驗室將提供橫斷麵數據;然而,在工業環境中健康老齡化研究項目4研究旨在成為縱向和未來實驗室後續數據收集計劃。
這項研究側重於生活的長期影響和運行在高或低空氣汙染地區。不考慮空氣汙染的嚴重影響。
介紹
它已經表明,每10個人中就有9呼吸空氣含有高水平的汙染物。空氣汙染(美聯社)導致的過早死亡率每年全世界估計有700萬人(2019人)。1例如,細顆粒物< 2.5µm (PM2.5)被認為是全球發病率和死亡率的主要原因,因為它促進發展的慢性代謝疾病疾病包括動脈粥樣硬化、高血壓和糖尿病。2此外,美聯社已被確認為誘導表觀遺傳改變的因素,隨著呼吸,神經,精神和肌肉骨骼疾病。3 4最近的證據表明,增加接觸點2.5也與慢性代謝疾病並發症與不良預後相關,COVID-19患者死亡。5此外,心肺係統的短期和長期影響環境美聯社曝光。6因此,美聯社應該考慮幾個主要可改變的危險因素之一在心血管疾病的預防和管理。7
美聯社的支撐機製在發病率和死亡率與慢性係統性炎症和氧化應激反應,8 9以及遺傳和表觀遺傳途徑。8慢性心血管疾病的發展可以通過三個潛在的途徑:煽動“溢出”促炎或肺部氧化應激產生的介質進入體循環,自主神經係統失衡的煽動和某些粒子(超細粒子的穿透點0.1)或組件(可溶性金屬和有機化合物)直接進入心血管組織。10這三個因素會導致動脈粥樣化發展,內皮功能障礙,可能受損的纖維蛋白溶解、血小板hyper-reactivity arrhythmogenesis。7
積極的生活方式,經常鍛煉身體和鍛煉對健康是有益的。然而,最方便的運動形式,如散步、跑步和騎自行車,經常進行戶外活動,這意味著增加接觸城市美聯社。11日12雖然有益的方麵可能抑製了如果在AP進行鍛煉,鍛煉的建議,例如那些由美國運動醫學學院,不考慮美聯社的有害影響。11的風險增加心肺功能、免疫功能和運動性能破壞與美聯社的組合和運動有關。13此外,增加通風在運動中引起更大的空氣流入和汙染物進入航空公司和甚至可能到達體循環。14日1512周的有氧訓練計劃在一個高的城市環境與交通有關的美聯社暴露增加呼吸的標記和係統性炎症(白細胞計數、中性粒細胞計數和呼出一氧化氮)。這些變化與個人點呈正相關0.1暴露在訓練。16即使短時間的鍛煉(20分鍾)附近的一個繁忙的道路就足以顯著增加血液中的揮發性有機化合物(甲苯、乙苯和二甲苯)。17此外,5天的有氧戶外運動明顯受損的鼻黏膜纖毛的清除在街上跑步者組相比,森林跑步組。18這表明定期戶外運動在美聯社可能對心肺的健康有害。
美聯社的不利影響心血管健康也可能與自主神經係統活動的改變。心率變異性(HRV)的關係,作為心髒自主神經活動的評估工具,並增加心血管死亡率和發病率的風險已被認可。19五天連續8個小時花在AP麵積顯著減少HRV引起的。然而,這種效應是否由美聯社直接或通過其他因素引起的,如氧化應激、尚不清楚。20.此外,先前的研究已經發現,下午幾個小時的接觸水平的提高0.1和點2.5濃度可能影響HRV和誘發急性病理生理反應。21這一點主要體現在個人與增加心血管疾病的風險。22日23日此外,一致的逆關係被發現為美聯社和時域HRV變量,也就是說,HRV當汙染物含量的增加而減少。20.相比之下,周圍點的濃度之間的關係2.5與HRV沒有明確證實在一個單獨的回顧性研究。24
骨質疏鬆症已成為全球嚴重的疾病。證據表明有不利影響的工業人口美聯社在骨質疏鬆症。25相比之下,整個運行距離和頻率排名被認為有利於身體質量密度(BMD)。26然而,高總運行距離和頻率已被證明導致BMD障礙,特別是在腰椎地區。27 28因此,美聯社和定期運行的影響對骨質疏鬆症的發展可以依賴整體運行的體積與一個潛在的風險曲線。喬等25表明,體育活動,如跑步,可能削弱美聯社在骨質疏鬆症的負麵影響。然而,目前尚不清楚是否定期跑步是有益骨骼健康,獨立於周圍的美聯社。
的目的提出了生理和人體測量角度的多學科在工業環境中健康老齡化研究項目4楊(4)研究項目調查美聯社等健康相關變量的長期影響:炎症和氧化應激反應,生化標記物的心肺適能水平,血壓(BP)、通氣(肺)功能,心髒自主監管和身體成分在常規跑步者(> 10公裏跑步每周超過6周之前測試)和不活躍的人。兩組的重工業地區招募了來自西裏西亞(捷克共和國)高AP或南波西米亞的麵積(捷克共和國)較低的美聯社。
方法
研究設計
提出了研究協議描述了生理和人體測量4楊的觀點。因為具體的目標和措施,參與者招募4楊是一個單獨的隊列項目1 - 3。楊4研究旨在成為一個隻有,前瞻性縱向和多學科群組研究調查的影響美聯社的傷病發生率,身體活動,健康的壽命和生活質量。提出了生理和人體測量部分描述了第一波的測量。提出了研究的主要目標是一個橫斷麵的分析健康結果之間的差異跑步者永久生活在低和高空氣汙染地區。此外,在高空氣汙染地區正常運行可能帶來的好處是,它將在同一地區與不活躍的人相比。總的來說,楊4項目旨在調查的以下方麵:生理、人體測量、生物力學、行為和神經認知(表1)。生物力學行為和神經認知視角超出了本文的範圍,將在其他地方。
研究人群
參與者的成年人(年齡18 - 65歲)居住至少5年高空氣汙染(Moravian-Silesian)或低空氣汙染嚴重(南波西米亞)地區的捷克共和國。跑步者和不活躍的人來自這兩個地區有高和低美聯社(圖1)。社會人口特征的參與者是按照人口的社會人口特征。參與者的數量為每個年齡的十年將是平等的。
研究過程的流程圖。
入選標準:跑步者:作為主要鍛煉活動,運行> 150分鍾中度或> 75分鍾劇烈的身體活動每周(或一個等價的溫和和艱苦的體力活動),29日> 10公裏跑步每周至少6周測試前,打算為未來12個月內繼續運行,永久(> 5年)全年居住的區域決定,不打算離開決定地區在未來12個月內,使用智能手機和互聯網接入(iOS和Android 5.0或更高版本)。
入選標準:不活躍的人:< 150分鍾中度或<每周75分鍾的劇烈運動,能夠運行,但是運行不定期和/或不到6周測試前,沒有禁忌症鍛煉,長期(> 5年)全年居住的區域決定,不打算離開決定地區在未來12個月內,使用智能手機和互聯網接入(iOS和Android 5.0或更高版本)。
排除標準:跑步者和不活躍的人:急性(6周內)健康狀況(疼痛、損傷和手術)防止身體活動,其他急性疾病、懷孕、放射學檢查在過去7天,人工心髒起搏器,放射性,外科植入物,或任何其他設備/胰島素泵和吸煙。
參與者和公眾參與
這項研究沒有參與者的參與下進行的。參與者不邀請評論研究設計,也不是谘詢開發參與者有關結果或者解釋結果。此外,參與者沒有被邀請為寫作或編輯該文檔的可讀性或準確性。結果立即提供給參與者一個基本解釋每個測量的結論。其他需要深入的分析結果可以被請求。
高空氣汙染和低空氣汙染嚴重地區
有相當大的區域差異在捷克共和國在空氣質量方麵。30-33Moravian-Silesian地區顯示最高長期暫停粗顆粒物(PM的價值觀10),點2.5,沒有2和苯並[a]芘。然而,南波西米亞被認為是最低的地區。34例如,年平均濃度的點10和點2.5在2018年Ostrava-Radvanice (Moravian-Silesian地區)分別為44.0和36.8µg / m3分別/年,而在Ceske Budejovice(南波西米亞地區),他們是19.8和16.0µg / m3分別/年。此外,2018年,年平均濃度2在Ostrava-Radvanice更高比Ceske Budejovice (21.7 vs 14.9µg / m3分別)和苯並[a]芘濃度在Ostrava-Radvanice超過7倍值Ceske Budejovice (7.7 vs 1.1 ng / m3/年)。35
數據收集
空氣汙染
更新的美聯社Moravian-Silesian和南波西米亞地區在數據收集階段將從捷克水文氣象研究所獲得的。
生物化學分析
空腹血樣(30毫升)收集從早上肘前的靜脈小時(06:30-07:00)生理學實驗室。生物標記之前顯示與慢性病相關分析:
基本分析:紅細胞、白細胞、thrombocytes、血紅蛋白、血細胞壓積、總膽固醇、低密度和高密度脂蛋白、甘油三酯、遊離脂肪酸、血糖、糖化血紅蛋白、纖維蛋白原和carbohydrate-deficient轉鐵蛋白。
氧化應激:總抗氧化能力、超氧化物歧化酶、穀胱甘肽過氧化物酶、丙二醛、穀胱甘肽,穀胱甘肽二硫化物。
炎症:高靈敏度C反應蛋白,高靈敏度白細胞介素- 6,interleukin-1β,白細胞介素- 10”,interleukin-1受體拮抗劑,腫瘤壞死factor-α,脂聯素、瘦素和腦源性神經營養因子。
生化分析由外部提供專業和認證的生化實驗室長期臨床經驗的分析和研究項目。
漸進式鍛煉測試(GXT)
參與者將執行一個實驗室GXT在電動跑步機(Rodby RL 2500 e)為了確定最大有氧能力(
O2馬克斯),第一個(VT1(VT)和第二個通氣閾值2),總時間疲勞和呼吸交換比率。GXT前,參與者完成3分鍾的步行5.0公裏/小時的熟悉跑步機。GXT協議然後開始在6.0公裏/小時,隨後速度增加了1.0公裏/小時每一分鍾直到意誌疲憊(剩餘傾向為1%)。連續監控呼氣分析O2和有限公司2濃度在GXT breath-by-breath係統(藍色的櫻桃,Geratherm醫療AG),德國)。最高平均啊2消費在30年代期間用於確定測量
O2馬克斯。氣體交換測量也被用來量化VT1和VT2。VT1被定義為第一個增加通風(VE)伴隨著最小的氧氣當量(VE /簽證官嗎2)沒有增加有限公司2等價(VE / VCO2)。第二個急劇增加通風(VE)伴隨著VE / VO的增加2和VE / VCO2用於定義VT嗎2。36心率(HR)是衡量使用胸帶監視器(極電H9、Kempele、芬蘭)。認為努力是用20 Borg規模。所有會話在下午進行,參與者的最後一餐後至少3小時和熱控製實驗室(21°C,相對濕度40%)。每個參與者建議不參加任何劇烈活動前24小時測試。
完成GXT之前,如果參與者不通過身體活動準備問卷,他們不允許執行GXT除非顯式權限(由一名醫生)提供。英國石油公司也GXT前檢查。如果BP值≥150/90毫米汞柱,參與者不允許執行GXT,但仍在研究協議。
血壓
參與者被要求避免含咖啡因的飲料至少60分鍾前英國石油(BP)測量。BP測量開始後≥10分鍾的休息在一個安靜的房間。參與者坐直並支持,腳平放在地板上,雙腿交叉,保持左臂支持一個表在心髒水平。袖口的底部是直接放置在肘前的窩。英國石油(BP)記錄反複三次1 - 2分鍾。日星DM 3000設備用於BP測量。這個過程是符合美國心髒病學會,美國心髒協會和歐洲高血壓協會的建議。37 38
肺量測定法
肺功能測試前,肺活量計(藍色的櫻桃,Geratherm醫療AG)校準根據製造商的指示。測試然後解釋說,和適當的技術展示了參與者。參與者放鬆,坐在豎立,使用一個喉舌和穿鼻夾。肺活量操縱始於五潮汐呼吸,緊隨其後的是一個吸氣操縱肺活量沒有猶豫,然後全部到期剩餘體積。實驗室工作人員鼓勵參與者達到最大吸氣和呼氣量。這個過程重複三次至少1分鍾解體。肺量測定法測試執行符合美國胸腔協會和歐洲呼吸學會建議。39肺功能其他變量,如最大呼氣流量或用力呼氣量在1 s,將被評估,因為他們的不良關係長期接觸環境美聯社曾被觀察到。40
心髒自主神經調節
HRV用於評價心髒自主神經調節。一個Bittium法裝置(Bittium公司,奧盧,芬蘭)收集一個單通道心電圖從兩個電極放在胸帶。短期(10分鍾)心電圖記錄在一個安靜的房間裏醒來,直到07:00。參與者仍在沒有外部擾動的仰臥位休息在心電圖記錄。上半年的心電圖記錄時間的目的是誘發穩態條件和不包括在HRV分析(在大多數參與者5分鍾)。心電圖數據導入Kubios HRV溢價,自動檢測非線性波的時間瞬間通過應用內置的QRS檢測算法。41非線性波前時間即時提取、非線性波插值在2000赫茲提高時間分辨率的檢測。標準時間/頻率域HRV分析變量從5分鍾(300年代)心電圖序列根據工作組的建議。42HRV分析前,心電圖記錄和RR間隔時間係列視覺檢查文物,和一個自動化算法43人工製品檢測也通過Kubios使用軟件。文物包括失蹤,額外的或偏差檢測,以及異位搏動,如過早或其他心律失常心室的收縮,過濾掉的RR間隔時間序列用於HRV分析。此外,非平穩振蕩緩慢RR間隔與平滑先驗去趨勢。44主要感興趣的時域措施包括:所有normal-to-normal RR的SD間隔和連續的均方根normal-to-normal RR區間的差異。主要頻域組件將包括低頻、0.04 - -0.15赫茲,高頻,0.15 - -0.4赫茲,光譜力量。42
人體測量學
人體測量包括基本人體測量參數(身體身高和體重),水化狀態和身體成分。所有測量都是在早晨;參與者以運動服裝(短褲和t恤)和赤腳。標準條件的生物電阻抗分析(BIA)方法測量的具體時間表提供了研究協議;,參與者是放置在一個監督研究中心住宿大約15小時前BIA測量。首先,身體高度測量使用InBody 370測距儀(Biospace、韓國)。這是緊隨其後的是體重和水化狀態(全身水,細胞內和細胞外的水),測量使用InBody 770 bioimpedance多頻規模設備(Biospace)。最後,身體成分是使用雙能x線吸收儀測量的方法。執行測量使用Hologic地平線骨頭密度計(Hologic發現,沃爾瑟姆,馬薩諸塞州,美國)。全身掃描用於身體成分的分析,包括節段分析,(左、右)和腰臀部掃描掃描(L1-L4)。 The measured parameters are body fat, fat free mass, bone mineral content and bone mineral density. The position during measurement is presented in圖2;圖3 - 4現在個人的掃描測量領域。
全身掃描。
臀部掃描。
脊柱掃描(L1-L4)。
數據分析
樣本大小並不是由於參與者的數量計算總以及在每個子群(圖1)被認為足以避免一個動力不足的研究。參與者的數量是故意高,因為後續長期的前瞻性研究計劃和一些輟學生預計第二波的測量。
高空氣汙染versys低空氣汙染嚴重差異數據評估的健康和性能變量使用調整和未經調整的混合方法回歸,與潛在貢獻變量如年齡、性別和身體活動水平。檢查所有的數據分布和方差齊性。這兩個假設是違反了,數據分析使用了非參數分析。使用IBM SPSS統計分析執行24和GraphPad棱鏡9.0.0統計學意義p < 0.05。
討論
環境美是一個全球環境健康問題,導致2016年全世界大約420beplay体育相关新闻萬人過早死亡,在城市和農村地區。45接觸點2.5或更少的直徑和臭氧增加死亡的風險,即使在低於年平均空氣質量標準限製點2.5。46個47美聯社暴露可能會抑製免疫反應早期感染,包括傳染性呼吸道疾病,如流感、肺炎和嚴重急性呼吸係統綜合症。此外,增加了隻有1µg / m3在下午2.5明顯8% (95% CI 2%到15%)COVID-19死亡率增加。5
有規律的體育鍛煉和運動被證明能對感冒產生一些相關的健康和健身的好處48所有幸福,因此積分準則在初級和二級預防,29日以及患有慢性疾病的康複。49個50此外,心肺適能,以及力量,是死亡率密切相關。51-53因為體育活動和/或運動通常在戶外條件下執行,出現一個問題就是關於的負麵健康影響更大的長期接觸美聯社從習慣性的戶外運動。14日15
本研究是獨一無二的,因為它旨在探討全球環境問題(AP)在大群跑步者和不活躍的個人永遠生活在高和低的地區美聯社。有人建議更廣泛戰略超越醫療社會服務,包括投資、改善環境質量(如,美聯社)和健康行為可以改善社區的健康以及帶來可觀的經濟利益。54 55此外,這種跨學科研究項目也旨在建立一個縱向前瞻性研究與後續的測量。結果可能顯示真正的效益比戶外耐力運動習慣在空氣汙染環境中執行。從長遠看,可以提出,定期對健康的好處將會減少戶外體育活動不利的環境因素。然而,它可以進一步提出,定期戶外體育活動會減少美聯社的不良健康影響。美聯社和運動之間的關係有更深一層的認識運動來說都是很重要的個人,以及當局發布身體活動的建議在受影響的地區一般人群和公共服務部門。
道德和傳播
楊4研究是按照《赫爾辛基宣言》。研究協議已經被大學的倫理委員會批準的斯特拉瓦(3/2018)。提供了詳細的參與者信息表每個之前他們提供書麵知情同意。研究參與者構成沒有風險。
這項研究的結果將在國際和地區傳播會議,在同行評議的期刊和通過社會和廣播媒體。
確認
作者給出一個特別感謝副教授Steriani Elavsky和所有其他同事的修訂和評論。
引用
腳注
推特@LukasCipryan
貢獻者LC和PK概念化設計研究,起草了最初的手稿和批判性的修訂;TD, MZ,可,RS和DJ對稿件;VJ批判性回顧這個手稿的心率變異性和方法論部分重要的知識內容;PH值批判性回顧重要的知識內容的手稿。
資金這份出版物是基於項目4所提供的信息的研究項目“健康老齡化在工業環境中(楊)注冊號CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_019/0000798,由歐洲聯盟建立通過教育部青年和體育部長(捷克共和國)。
相互競爭的利益沒有宣布。
病人和公眾參與病人和/或公眾沒有參與設計,或行為,或報告,或傳播本研究計劃。
病人同意出版不是必需的。
出處和同行評議不是委托;外部同行評議。