编者按：
近年来，空气污染作为一种重要的环境危险因素，逐渐受到糖尿病领域关注。越来越多证据显示，PM2.5不仅与2型糖尿病发生风险增加相关，还可能促进心血管疾病和死亡风险上升。然而，空气污染是否会进一步加速糖尿病微血管损伤，以及PM2.5内部不同化学组分是否具有不同危害，仍缺乏充分证据。近期一项发表在Environmental Research杂志的研究结果表明[1]，长期暴露于PM2.5及其主要组分与糖尿病肾病、视网膜病变和神经病变风险增加显著相关，其中硫酸根离子可能是最值得关注的危险成分。
研究背景：从PM2.5总量到具体成分，寻找真正的“危险因子”
过去十余年，大量研究已经证实，长期空气污染暴露与糖尿病发生发展密切相关。PM2.5能够诱导氧化应激、慢性炎症和血管内皮功能障碍，从而促进胰岛素抵抗和代谢异常。与此同时，已有研究发现，PM2.5还可能增加糖尿病肾病、视网膜病变和神经病变等微血管并发症风险。然而，绝大多数研究关注的都是PM2.5总浓度，而PM2.5实际上是一种由不同来源和不同化学成分组成的复杂混合物，不同组分的生物学效应可能并不相同。
多国机构均指出：识别其中危害性最强的组分，是制定针对性污染管控策略的关键。越来越多的流行病学证据表明，PM2.5主要组分（元素碳、有机物、铵根离子、硝酸根离子、硫酸根离子）与全因死亡、呼吸系统疾病、神经系统疾病、心血管疾病等多种不良健康结局相关。，但关于这些组分与糖尿病微血管并发症之间关系的研究仍十分有限。因此，明确哪一种PM2.5组分对糖尿病患者危害最大，对于精准污染治理和高危人群保护具有重要意义。
为回答这一问题，研究者利用英国生物样本库（UK Biobank）数据，纳入27 579例基线时尚未发生微血管并发症的2型糖尿病患者。研究采用高分辨率大气化学传输模型，评估受试者长期暴露于PM2.5及其五种主要组分的水平，包括元素碳（EC）、有机物（OM）、铵盐（NH₄⁺）、硝酸盐（NO₃⁻）和硫酸盐（SO₄²⁻）。随后通过住院数据库和死亡登记系统追踪糖尿病肾病、视网膜病变和神经病变等终点事件的发生情况。
研究结果：PM2.5及其主要组分均与糖尿病微血管并发症风险增加相关
中位随访时间为12.9年（四分位距：10.17~13.97年）。随访期间，共有7607人发生新发微血管并发症，其中糖尿病神经病变1428例、糖尿病肾病3926例、糖尿病视网膜病变4236例（部分患者同时发生多种并发症）。与未发生并发症者相比，并发症组年龄更大、男性比例更高、受教育程度更低、体力活动更少、社会经济匮乏程度更高，同时合并高血压及心脑血管疾病等血管并发症的比例更高，肥胖率、糖尿病病程、HbA1c水平以及降糖、降压和调脂药物使用比例也更高。研究期间PM2.5及其组分年均浓度均值（IQR）分别为：PM2.5 9.88（2.21）μg/m³、元素碳（EC）0.92（0.53）μg/m³、有机物（OM）2.09（0.82）μg/m³、铵根离子（NH₄⁺）1.22（0.14）μg/m³、硝酸根离子（NO₃⁻）2.02（0.36）μg/m³和硫酸根离子（SO₄²⁻）1.69（0.28）μg/m³，各污染组分之间均呈正相关，相关系数范围为0.36~0.98。
多因素校正后，PM2.5及其所有主要组分暴露升高均与糖尿病微血管并发症风险增加显著相关。PM2.5每升高1个四分位距，复合微血管并发症风险增加9%（HR=1.09，95%CI：1.06~1.14）。对于各组分而言，元素碳、有机物、铵根离子、硝酸根离子和硫酸根离子每升高1个四分位距，对应复合微血管并发症风险分别增加6%（HR=1.06）、5%（HR=1.05）、15%（HR=1.15）、10%（HR=1.10）和13%（HR=1.13），均具有统计学意义。进一步分析显示，PM2.5组分与糖尿病神经病变、糖尿病肾病和糖尿病视网膜病变均存在一致的正向关联。其中，糖尿病神经病变对应HR分别为1.09（EC）、1.08（OM）、1.30（NH₄⁺）、1.20（NO₃⁻）和1.21（SO₄²⁻）；糖尿病肾病对应HR分别为1.08、1.06、1.14、1.07和1.17；糖尿病视网膜病变对应HR分别为1.07、1.07、1.17、1.13和1.11。按污染物浓度四分位分组后分析同样显示，大多数污染组分浓度越高，微血管并发症发生风险越高。
限制性立方样条分析显示，多数PM2.5组分与糖尿病复合微血管并发症之间呈非线性剂量-反应关系：在较低浓度区间，发病风险随污染物浓度升高迅速增加；当浓度进一步升高后，风险趋于平台或略有下降。对于糖尿病肾病，除硝酸根离子外，其余组分与发病风险均呈近似线性关系；对于糖尿病神经病变，元素碳、有机物和铵根离子与发病风险呈线性关联；对于糖尿病视网膜病变，则主要观察到元素碳和有机物的线性暴露-反应关系。
在混合暴露分析中，当所有PM2.5组分同步升高1个分位水平时，糖尿病复合微血管并发症风险显著增加59%（HR=1.59，95%CI：1.54~1.64，P<0.001）。贡献权重分析显示，硫酸根离子是复合微血管并发症最主要的正向危险组分，贡献权重达到50%，其次为铵根离子（31%）和元素碳（19%）；在糖尿病神经病变、肾病和视网膜病变中，硫酸根离子贡献权重分别达到47%、47%和55%，均位居首位。分层分析显示，硫酸根离子与微血管并发症之间的关联在老年患者（≥61岁）中更为显著（交互作用P=0.043），不同病程亚组间污染物效应亦存在显著差异（交互作用P<0.05），病程越长的患者受污染物影响越明显；而性别及城乡居住区域未观察到显著效应修饰作用。进一步开展的多项敏感性分析结果均与主分析一致，即使剔除早期发病病例、校正死亡竞争风险、纳入其他空气污染物及气象因素，或采用残差法校正PM2.5总质量影响后，硫酸根离子和硝酸根离子的风险关联仍保持稳定，提示研究结果具有良好的稳健性。
研究讨论：空气污染可能通过多重机制加速糖尿病微血管损伤
本研究表明，长期暴露于PM2.5及其五大组分（元素碳、有机物、铵根离子、硝酸根离子、硫酸根离子）均会显著增加糖尿病神经病变、糖尿病肾病、糖尿病视网膜病变及复合微血管并发症的发病风险，其中硫酸根离子是贡献最大的危险组分。研究同时发现，污染物与并发症之间存在非线性关联，在低、中浓度区间风险上升最快，而部分组分与特定并发症之间则表现为线性关联，提示风险会随暴露浓度和暴露时间持续累积。高浓度区间风险趋于平台化并不意味着存在安全阈值，现有证据普遍认为PM2.5不存在绝对安全暴露水平。
硫酸根离子和铵根离子均属于二次无机气溶胶，主要来源于燃煤电厂、机动车及工业燃烧排放的前体污染物经氧化、酸化反应形成，常以硫酸铵、硫酸氢铵和硝酸铵形式存在。其可能通过诱发氧化应激和全身炎症反应、损伤血管内皮功能、破坏血视网膜屏障和肾小球屏障等微血管结构发挥作用；同时，气溶胶酸性增强重金属溶解度，进一步诱导活性氧生成并加重血管损伤。此外，SO₄²⁻和NH₄⁺还可能通过激活下丘脑-垂体-肾上腺轴扰乱内分泌和心血管稳态，而NH₄⁺可干扰尿酸代谢，加剧代谢紊乱。元素碳主要来源于化石燃料、生物质不完全燃烧及机动车尾气，可加重全身炎症与内皮损伤，而内皮功能障碍是糖尿病微血管病变发生发展的核心机制。目前针对上述组分导致糖尿病微血管病变的体内和体外研究仍较为匮乏，相关毒性机制有待进一步探索。
分层分析显示，老年糖尿病患者对硫酸根离子更为敏感，可能与老年人生理储备能力下降、抵御污染物损伤能力减弱有关；同时，糖尿病病程越长，血管损伤、代谢紊乱和慢性炎症越严重，污染物暴露带来的危害也越明显。因此，老年及长病程糖尿病患者应作为污染防护的重点人群。在个体层面，应减少重污染时段户外活动、改善室内空气质量并加强健康宣教；在公共卫生层面，除控制PM2.5总浓度外，还应优先针对硫酸根离子等二次气溶胶及燃煤、机动车尾气等燃烧源污染物实施组分靶向减排，以更有效地保护糖尿病人群健康。
指南与共识启示：环境暴露正在成为糖尿病管理的新维度
国际权威机构已经越来越重视空气污染对心肾代谢健康的影响。2021年，世界卫生组织（WHO）发布新版《全球空气质量指南》，将PM2.5年均推荐限值进一步下调至5 μg/m³，并强调空气污染相关健康风险在较低暴露水平下依然存在，不存在明确的安全阈值[2]。与此同时，美国心脏协会（AHA）在相关科学声明中明确指出[3]，糖尿病患者属于空气污染暴露的高危易感人群，空气污染可通过氧化应激、慢性炎症和血管内皮功能障碍等机制促进血管损伤和心血管风险增加。
近年来，“暴露组学”理念逐渐成为慢病研究的重要方向。国际期刊和相关专家共识提出[4]，除遗传背景和生活方式外，空气污染、极端气温、噪声等环境暴露因素同样深刻影响糖尿病、慢性肾脏病及心血管疾病的发生发展。本研究进一步从PM2.5具体化学组分层面揭示了糖尿病微血管并发症风险差异，尤其发现硫酸盐（SO₄²⁻）可能是重要危险驱动因素，为理解环境因素在糖尿病并发症发生中的作用提供了新的证据，也提示未来糖尿病精准管理或将从传统的“控糖、控压、控脂”进一步拓展至“控暴露”，将环境健康纳入综合风险管理体系。
结语
该研究表明，长期暴露于PM2.5的五大组分（元素碳、有机物、铵根离子、硝酸根离子、硫酸根离子），会显著升高 2 型糖尿病患者微血管并发症（糖尿病神经病变、肾病、视网膜病变及复合并发症）的发病风险。其中，硫酸根离子是引发该类不良结局的首要贡献组分。本研究结果可为糖尿病人群的大气污染风险精细化管理、大气污染物定向减排政策制定提供流行病学依据。
参考文献
1. Environ Res. 2026 Aug 1:302:124589. doi: 10.1016/j.envres.2026.124589. Epub 2026 Apr 27
2. World Health Organization. WHO Global Air Quality Guidelines: Particulate Matter (PM2.5 and PM10), Ozone, Nitrogen Dioxide, Sulfur Dioxide and Carbon Monoxide. Geneva: WHO; 2021
3. Brook RD, et al;2010 Jun 1;121(21):2331-78. doi: 10.1161/CIR.0b013e3181dbece1. Epub 2010 May 10. PMID: 20458016.
4. Bonanni LJ, et al. A Review of Air Pollution as a Driver of Cardiovascular Disease in Diabetes. Curr Atheroscler Rep. 2024. 2 comments
近年来，空气污染作为一种重要的环境危险因素，逐渐受到糖尿病领域关注。越来越多证据显示，PM2.5不仅与2型糖尿病发生风险增加相关，还可能促进心血管疾病和死亡风险上升。然而，空气污染是否会进一步加速糖尿病微血管损伤，以及PM2.5内部不同化学组分是否具有不同危害，仍缺乏充分证据。近期一项发表在Environmental Research杂志的研究结果表明[1]，长期暴露于PM2.5及其主要组分与糖尿病肾病、视网膜病变和神经病变风险增加显著相关，其中硫酸根离子可能是最值得关注的危险成分。
研究背景：从PM2.5总量到具体成分，寻找真正的“危险因子”
过去十余年，大量研究已经证实，长期空气污染暴露与糖尿病发生发展密切相关。PM2.5能够诱导氧化应激、慢性炎症和血管内皮功能障碍，从而促进胰岛素抵抗和代谢异常。与此同时，已有研究发现，PM2.5还可能增加糖尿病肾病、视网膜病变和神经病变等微血管并发症风险。然而，绝大多数研究关注的都是PM2.5总浓度，而PM2.5实际上是一种由不同来源和不同化学成分组成的复杂混合物，不同组分的生物学效应可能并不相同。
多国机构均指出：识别其中危害性最强的组分，是制定针对性污染管控策略的关键。越来越多的流行病学证据表明，PM2.5主要组分（元素碳、有机物、铵根离子、硝酸根离子、硫酸根离子）与全因死亡、呼吸系统疾病、神经系统疾病、心血管疾病等多种不良健康结局相关。，但关于这些组分与糖尿病微血管并发症之间关系的研究仍十分有限。因此，明确哪一种PM2.5组分对糖尿病患者危害最大，对于精准污染治理和高危人群保护具有重要意义。
为回答这一问题，研究者利用英国生物样本库（UK Biobank）数据，纳入27 579例基线时尚未发生微血管并发症的2型糖尿病患者。研究采用高分辨率大气化学传输模型，评估受试者长期暴露于PM2.5及其五种主要组分的水平，包括元素碳（EC）、有机物（OM）、铵盐（NH₄⁺）、硝酸盐（NO₃⁻）和硫酸盐（SO₄²⁻）。随后通过住院数据库和死亡登记系统追踪糖尿病肾病、视网膜病变和神经病变等终点事件的发生情况。
研究结果：PM2.5及其主要组分均与糖尿病微血管并发症风险增加相关
中位随访时间为12.9年（四分位距：10.17~13.97年）。随访期间，共有7607人发生新发微血管并发症，其中糖尿病神经病变1428例、糖尿病肾病3926例、糖尿病视网膜病变4236例（部分患者同时发生多种并发症）。与未发生并发症者相比，并发症组年龄更大、男性比例更高、受教育程度更低、体力活动更少、社会经济匮乏程度更高，同时合并高血压及心脑血管疾病等血管并发症的比例更高，肥胖率、糖尿病病程、HbA1c水平以及降糖、降压和调脂药物使用比例也更高。研究期间PM2.5及其组分年均浓度均值（IQR）分别为：PM2.5 9.88（2.21）μg/m³、元素碳（EC）0.92（0.53）μg/m³、有机物（OM）2.09（0.82）μg/m³、铵根离子（NH₄⁺）1.22（0.14）μg/m³、硝酸根离子（NO₃⁻）2.02（0.36）μg/m³和硫酸根离子（SO₄²⁻）1.69（0.28）μg/m³，各污染组分之间均呈正相关，相关系数范围为0.36~0.98。
多因素校正后，PM2.5及其所有主要组分暴露升高均与糖尿病微血管并发症风险增加显著相关。PM2.5每升高1个四分位距，复合微血管并发症风险增加9%（HR=1.09，95%CI：1.06~1.14）。对于各组分而言，元素碳、有机物、铵根离子、硝酸根离子和硫酸根离子每升高1个四分位距，对应复合微血管并发症风险分别增加6%（HR=1.06）、5%（HR=1.05）、15%（HR=1.15）、10%（HR=1.10）和13%（HR=1.13），均具有统计学意义。进一步分析显示，PM2.5组分与糖尿病神经病变、糖尿病肾病和糖尿病视网膜病变均存在一致的正向关联。其中，糖尿病神经病变对应HR分别为1.09（EC）、1.08（OM）、1.30（NH₄⁺）、1.20（NO₃⁻）和1.21（SO₄²⁻）；糖尿病肾病对应HR分别为1.08、1.06、1.14、1.07和1.17；糖尿病视网膜病变对应HR分别为1.07、1.07、1.17、1.13和1.11。按污染物浓度四分位分组后分析同样显示，大多数污染组分浓度越高，微血管并发症发生风险越高。
限制性立方样条分析显示，多数PM2.5组分与糖尿病复合微血管并发症之间呈非线性剂量-反应关系：在较低浓度区间，发病风险随污染物浓度升高迅速增加；当浓度进一步升高后，风险趋于平台或略有下降。对于糖尿病肾病，除硝酸根离子外，其余组分与发病风险均呈近似线性关系；对于糖尿病神经病变，元素碳、有机物和铵根离子与发病风险呈线性关联；对于糖尿病视网膜病变，则主要观察到元素碳和有机物的线性暴露-反应关系。
在混合暴露分析中，当所有PM2.5组分同步升高1个分位水平时，糖尿病复合微血管并发症风险显著增加59%（HR=1.59，95%CI：1.54~1.64，P<0.001）。贡献权重分析显示，硫酸根离子是复合微血管并发症最主要的正向危险组分，贡献权重达到50%，其次为铵根离子（31%）和元素碳（19%）；在糖尿病神经病变、肾病和视网膜病变中，硫酸根离子贡献权重分别达到47%、47%和55%，均位居首位。分层分析显示，硫酸根离子与微血管并发症之间的关联在老年患者（≥61岁）中更为显著（交互作用P=0.043），不同病程亚组间污染物效应亦存在显著差异（交互作用P<0.05），病程越长的患者受污染物影响越明显；而性别及城乡居住区域未观察到显著效应修饰作用。进一步开展的多项敏感性分析结果均与主分析一致，即使剔除早期发病病例、校正死亡竞争风险、纳入其他空气污染物及气象因素，或采用残差法校正PM2.5总质量影响后，硫酸根离子和硝酸根离子的风险关联仍保持稳定，提示研究结果具有良好的稳健性。
研究讨论：空气污染可能通过多重机制加速糖尿病微血管损伤
本研究表明，长期暴露于PM2.5及其五大组分（元素碳、有机物、铵根离子、硝酸根离子、硫酸根离子）均会显著增加糖尿病神经病变、糖尿病肾病、糖尿病视网膜病变及复合微血管并发症的发病风险，其中硫酸根离子是贡献最大的危险组分。研究同时发现，污染物与并发症之间存在非线性关联，在低、中浓度区间风险上升最快，而部分组分与特定并发症之间则表现为线性关联，提示风险会随暴露浓度和暴露时间持续累积。高浓度区间风险趋于平台化并不意味着存在安全阈值，现有证据普遍认为PM2.5不存在绝对安全暴露水平。
硫酸根离子和铵根离子均属于二次无机气溶胶，主要来源于燃煤电厂、机动车及工业燃烧排放的前体污染物经氧化、酸化反应形成，常以硫酸铵、硫酸氢铵和硝酸铵形式存在。其可能通过诱发氧化应激和全身炎症反应、损伤血管内皮功能、破坏血视网膜屏障和肾小球屏障等微血管结构发挥作用；同时，气溶胶酸性增强重金属溶解度，进一步诱导活性氧生成并加重血管损伤。此外，SO₄²⁻和NH₄⁺还可能通过激活下丘脑-垂体-肾上腺轴扰乱内分泌和心血管稳态，而NH₄⁺可干扰尿酸代谢，加剧代谢紊乱。元素碳主要来源于化石燃料、生物质不完全燃烧及机动车尾气，可加重全身炎症与内皮损伤，而内皮功能障碍是糖尿病微血管病变发生发展的核心机制。目前针对上述组分导致糖尿病微血管病变的体内和体外研究仍较为匮乏，相关毒性机制有待进一步探索。
分层分析显示，老年糖尿病患者对硫酸根离子更为敏感，可能与老年人生理储备能力下降、抵御污染物损伤能力减弱有关；同时，糖尿病病程越长，血管损伤、代谢紊乱和慢性炎症越严重，污染物暴露带来的危害也越明显。因此，老年及长病程糖尿病患者应作为污染防护的重点人群。在个体层面，应减少重污染时段户外活动、改善室内空气质量并加强健康宣教；在公共卫生层面，除控制PM2.5总浓度外，还应优先针对硫酸根离子等二次气溶胶及燃煤、机动车尾气等燃烧源污染物实施组分靶向减排，以更有效地保护糖尿病人群健康。
指南与共识启示：环境暴露正在成为糖尿病管理的新维度
国际权威机构已经越来越重视空气污染对心肾代谢健康的影响。2021年，世界卫生组织（WHO）发布新版《全球空气质量指南》，将PM2.5年均推荐限值进一步下调至5 μg/m³，并强调空气污染相关健康风险在较低暴露水平下依然存在，不存在明确的安全阈值[2]。与此同时，美国心脏协会（AHA）在相关科学声明中明确指出[3]，糖尿病患者属于空气污染暴露的高危易感人群，空气污染可通过氧化应激、慢性炎症和血管内皮功能障碍等机制促进血管损伤和心血管风险增加。
近年来，“暴露组学”理念逐渐成为慢病研究的重要方向。国际期刊和相关专家共识提出[4]，除遗传背景和生活方式外，空气污染、极端气温、噪声等环境暴露因素同样深刻影响糖尿病、慢性肾脏病及心血管疾病的发生发展。本研究进一步从PM2.5具体化学组分层面揭示了糖尿病微血管并发症风险差异，尤其发现硫酸盐（SO₄²⁻）可能是重要危险驱动因素，为理解环境因素在糖尿病并发症发生中的作用提供了新的证据，也提示未来糖尿病精准管理或将从传统的“控糖、控压、控脂”进一步拓展至“控暴露”，将环境健康纳入综合风险管理体系。
结语
该研究表明，长期暴露于PM2.5的五大组分（元素碳、有机物、铵根离子、硝酸根离子、硫酸根离子），会显著升高 2 型糖尿病患者微血管并发症（糖尿病神经病变、肾病、视网膜病变及复合并发症）的发病风险。其中，硫酸根离子是引发该类不良结局的首要贡献组分。本研究结果可为糖尿病人群的大气污染风险精细化管理、大气污染物定向减排政策制定提供流行病学依据。
参考文献
1. Environ Res. 2026 Aug 1:302:124589. doi: 10.1016/j.envres.2026.124589. Epub 2026 Apr 27
2. World Health Organization. WHO Global Air Quality Guidelines: Particulate Matter (PM2.5 and PM10), Ozone, Nitrogen Dioxide, Sulfur Dioxide and Carbon Monoxide. Geneva: WHO; 2021
3. Brook RD, et al;2010 Jun 1;121(21):2331-78. doi: 10.1161/CIR.0b013e3181dbece1. Epub 2010 May 10. PMID: 20458016.
4. Bonanni LJ, et al. A Review of Air Pollution as a Driver of Cardiovascular Disease in Diabetes. Curr Atheroscler Rep. 2024. 2 comments
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