本研究由Mohamed H.E. Makhlouf、Issam Motairek、Zhuo Chen、Khurram Nasir、Salil V Deo、Sanjay Rajagopalan及Sadeer G Al-Kindi等人完成,主要作者来自Harrington Heart and Vascular Institute, University Hospitals, Cleveland, OH;Houston Methodist Hospital and Weill Cornell Medicine, Houston, TX;以及Louis Stokes VA Medical Center, Cleveland, OH。该研究发表于*Current Problems in Cardiology*,于2023年3月刊出,DOI为10.1016/j.cpcardiol.2022.101533。
学术背景
心血管疾病(cardiovascular disease, CVD)是美国乃至全球范围内导致死亡的首要原因。现有的心血管疾病预防研究多聚焦于个体层面的心脏代谢危险因素优化,而对环境层面的驱动因素关注不足。近年来,美国心脏协会(American Heart Association, AHA)在“生命八要素”(Life’s Essential 8)中强调了邻里环境对心血管健康因素的影响。建成环境(built environment)在人群心血管健康中扮演重要角色,其中邻里可步行性(neighborhood walkability)可能通过促进身体活动进而降低心血管疾病及相关危险因素的风险。然而,在全美范围内探讨可步行性与心血管疾病及其危险因素之间关联的研究尚属空白。为此,本研究旨在利用美国人口普查区(census tract)层面的数据,系统分析邻里可步行性与冠状动脉疾病(coronary artery disease, CAD)及心血管危险因素(高血压、高胆固醇、肥胖和糖尿病)患病率之间的关联。
研究设计与方法
本研究为一项横断面生态学分析,将美国疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention, CDC)PLACES数据集提供的普查区级CAD及心血管危险因素患病率数据,与美国环境保护署(Environmental Protection Agency, EPA)的全国可步行性指数(National Walkability Index, NWI)进行关联。NWI基于智能位置数据库(Smart Location Database)构建,综合了街道交叉口密度、到最近公共交通站点的距离、就业混合度以及就业与住房混合度四项指标,将街区组(block group)按步行出行倾向从1到20进行排序,1为最不宜步行,20为最宜步行。本研究将街区组层面的NWI按人口加权汇总至普查区层面,以便与其他普查区级变量匹配。人口统计学特征(年龄中位数、性别分布、种族构成)来自美国人口普查局美国社区调查(American Community Survey, ACS)。城乡分类依据人口普查局数据,将城市人口占比超过50%的普查区定义为城市。社会脆弱性指数(Social Vulnerability Index, SVI)来自CDC,涵盖社会经济地位、家庭构成与残障、少数族裔身份与语言、住房类型与交通四个维度。研究共纳入70,123个普查区,覆盖总人口315,221,353人。统计分析中,将普查区按NWI四分位数分为四组,每组17,530个普查区,比较各组的CAD及危险因素平均患病率。采用Spearman相关检验评估NWI与各健康指标的相关性,并拟合单变量及多变量线性回归模型,校正年龄、性别、种族和SVI。此外,研究还进行了中介分析(mediation analysis),以评估传统心血管危险因素在NWI与CAD患病率关系中的中介效应。所有统计分析使用RStudio 2022.07.1完成,地图可视化使用QGIS 3.26.3完成。
主要研究结果
在全国范围内,NWI较高的普查区显示出更低的中位年龄、更高的女性比例以及更低的白人比例。从NWI最低四分位数(Q1,最不宜步行)到最高四分位数(Q4,最宜步行),CAD患病率由7.0%下降至5.4%,高血压患病率由35.5%下降至29.7%,高胆固醇患病率由34.5%下降至29.2%,肥胖患病率由35.0%下降至30.2%,糖尿病患病率由11.6%下降至10.6%,所有趋势均具有统计学显著性(p<0.001)。单变量线性回归模型显示,NWI与CAD(β=−0.147)、高血压(β=−0.545)、高胆固醇(β=−0.520)、肥胖(β=−0.452)及糖尿病(β=−0.080)患病率均呈显著负相关(均p<0.001)。在校正年龄、性别、种族和SVI后,NWI与各健康指标仍呈显著负相关:CAD(β=−0.095)、高血压(β=−0.593)、高胆固醇(β=−0.321)、肥胖(β=−0.720)及糖尿病(β=−0.243),均p<0.001。进一步校正城乡人口比例后,估计值未发生明显变化。中介分析显示,CAD危险因素在NWI与CAD患病率的关联中起重要中介作用。单变量中介分析中,高血压的间接效应为−0.133,高胆固醇为−0.177,肥胖为−0.07,糖尿病为−0.034。多变量中介分析表明,NWI与CAD的关系按中介效应大小排序依次为高胆固醇、高血压、糖尿病、肥胖。其中,高胆固醇解释了总效应的45%,高血压解释了41%,糖尿病解释了10%,而NWI对CAD的直接效应仅占总效应的9%。
结论与研究意义
本研究作为首个覆盖全美人口普查区的大规模研究,证实了邻里可步行性与冠状动脉疾病及多种心血管代谢危险因素患病率之间存在显著的负向关联,且该关联在调整年龄、性别、种族和社会脆弱性后依然存在。更为重要的是,这一关联似乎主要由传统心血管危险因素所介导,尤其是高胆固醇和高血压。该研究提示,提高社区可步行性可能有助于降低CAD及其危险因素的负担,进而对心血管疾病的一级预防和原始预防产生积极影响。从应用角度看,本研究强调,心血管健康干预不应仅限于医院层面的个体风险控制,还应延伸到城市规划、邻里设计乃至政府政策制定,鼓励投资建设更具可步行性的社区,从而在人群层面降低心血管疾病负担。该研究为将建成环境纳入心血管健康促进策略提供了强有力的流行病学证据。
研究亮点
本研究的突出之处在于其全国性规模和覆盖面,纳入了超过70,000个普查区以及超过3.15亿居民的数据,远超以往区域性研究。此外,该研究不仅考察了可步行性与CAD的关系,还系统评估了多种心血管危险因素的中介效应,揭示了高胆固醇和高血压在其中的主导作用。研究采用NWI这一综合建成环境指标,结合CDC PLACES数据和SVI,实现了多源数据的空间匹配与生态学分析,方法上具有可推广性。研究结果为城市规划与公共卫生政策的协同干预提供了新的量化依据,指出增加社区可步行性可能成为降低心血管疾病人群负担的有效途径。