Front Public Health：空气污染、遗传因素和骨质疏松症风险的关系

背景：骨质疏松症(Osteoporosis, OP)是一种以低骨密度(BMD)、骨质脆弱、骨组织微结构破坏为特征的全身性骨病，发生在骨质破坏超过新骨形成的时候。随着人口老龄化，骨质疏松症将急剧发展，这将造成巨大的社会和经济压力。作为公共卫生威胁的一个主要原因，长期接触环境空气污染与复杂疾病(如心血管疾病、呼吸系统疾病、恶性肿瘤)风险增加以及全球发病率和死亡率增加有关。

先前的研究表明，暴露于空气污染与OP和骨折风险之间的关联并不一致。例如，一项使用英国生物银行数据的研究证实，较高的空气污染暴露与较低的骨密度水平和骨质疏松症患病率增加有关。一项针对1039名受试者的横断面研究显示，在校正年龄和性别后，骨密度与颗粒物(PM)暴露之间没有显著关联，但一些研究报道了空气动力学直径≤2.5µm (PM2.5)的PM和空气动力学直径≤10µm (PM10)暴露与骨骼健康之间的关联。PM2.5每增加1µg/m3，所有参与者的骨质疏松症患病率增加5%;在农村人口中，PM10每增加1微克/立方米，骨质疏松症的风险就会增加4%。这些不一致的结果可能导致研究对象的基本特征、研究设计、样本量、结果测量和各种研究分析过程中的协变量校正存在异质性。同样，暴露于空气污染和骨折之间的关系也存在不一致的发现。一项针对44602名50岁及以上韩国女性的横断面研究显示，PM2.5暴露与骨质疏松性骨折呈正相关，而另一项横断面研究报告称，PM暴露与老年人前臂骨折之间没有显著关联.

以往的研究通常侧重于单一空气污染物与疾病风险的关系，而在很大程度上忽略了各种空气污染物的综合影响。目前尚不清楚，暴露于各种空气污染物是否会改变遗传因素与OP之间的关系。此外，以往的研究受限于横断面研究和小样本设计，只显示了相关性，缺乏队列研究来证实空气污染与OP之间的关系。更重要的是，空气污染物如何与遗传因素相互作用来决定OP的风险仍然未知。因此，有必要进行大规模的队列研究来揭示潜在的关系。

目的：因此，基于大规模队列(UK Biobank)，我们进行了一项系统研究，以测试OP风险与暴露于环境空气污染物(PM2)之间的关系。PM10，直径在2.5至10微米之间的PM, PM2.5−10，二氧化氮:NO2和氮氧化物:NOx)，以单一或多种模式，并测试空气污染和遗传因素对OP风险的共同影响。

方法:基于英国生物银行的大规模数据，我们评估了OP风险与几种空气污染物之间的关系。然后构建空气污染评分(APS)来评估多种空气污染物对OP风险的综合影响。最后，我们基于股骨颈骨密度的大型全基因组关联研究构建了遗传风险评分(GRS)，并评估了单一或联合暴露于空气污染物是否会改变遗传风险对OP和骨折风险的影响。

结果:PM2。NO2、NOx和APS与OP/骨折风险增加显著相关。OP和骨折的风险随着空气污染物浓度的增加而增加:与APS最低的五分位数组相比，APS最高五分位数组的受试者OP的风险比(HR) (95% CI)估计为1.140(1.072-1.213)，骨折的风险比(HR)为1.080(1.026-1.136)。此外，低GRS和最高空气污染物浓度的参与者OP的风险最高，PM2的OP的hr (95% CI)分别为1.706(1.483-1.964)、1.658(1.434-1.916)、1.696(1.478-1.947)、1.740(1.506-2.001)和1.659(1.442-1.908)。PM10、PM2.5−10、NO2、NOx。骨折也观察到类似的结果。最后，我们评估了APS和GRS对op风险的联合作用。APS较高和GRS较低的参与者发生op的风险较高。在GRS和APS对骨折的联合作用中观察到类似的结果。

图1空气污染与OP和断裂风险关系的受限三次样条模型。(A) NOx浓度与OP风险;(B) NO2浓度与OP风险;(C) PM10浓度与OP风险;(D) PM2.5浓度与OP风险;(E) PM2.5−10浓度与OP风险;(F) NOx浓度与断裂风险;(G) NO2浓度与骨折风险;(H) PM10浓度与骨折风险;(一)PM2.5浓度与骨折风险;(J) PM2.5−10浓度与骨折风险。根据年龄、性别、基因型批次、汤森剥夺指数、身高、体重和吸烟状况调整相关性。OP,骨质疏松症;NOx，氮氧化物;NO2，二氧化氮;PM2.5，指空气动力学直径≤2.5µm的颗粒物;PM10:空气动力学直径≤10 m的颗粒物;PM2.5 - 10，空气动力学直径在2.5 - 10µm之间的颗粒物;CI，置信区间。

图2  APS、OP与骨折风险关系的受限三次样条模型。(A) APS1与OP风险的关系;(B) APS1与骨折风险的关系;(C) APS2与OP风险的关系;(D) APS2与骨折风险的关系。注:根据年龄、性别、基因型批次、汤森剥夺指数、身高、体重和吸烟状况调整了相关性。OP,骨质疏松症;APS，空气污染评分;CI，置信区间。

图3  UKB队列中按遗传风险和空气污染评分(APS1)浓度分层的亚组的OP和骨折风险(相对于最高遗传风险组中APS1浓度最低的参与者)。注:根据年龄、性别、基因型批次、汤森剥夺指数、身高、体重、吸烟状况和祖先前10个主成分调整了相关性。CI，置信区间;HR:风险比;遗传风险评分。

结论:我们发现空气污染暴露可单独或共同增加OP和骨折发生的风险，并与遗传因素相互作用增加风险。

原文出处：Yu XH,  Cao HW,  Bo L,et al.Air pollution, genetic factors and the risk of osteoporosis: A prospective study in the UK biobank.Front Public Health 2023;11