俄亥俄州阿巴拉契亚地区学龄儿童接触二手烟草烟雾与睡眠障碍的关系

《Frontiers in Pediatrics》：Secondhand tobacco smoke exposure and sleep disturbance in school-aged children in Appalachian Ohio

农村阿巴拉契亚地区7-9岁儿童二手烟暴露与睡眠障碍关联性研究，通过血清可替宁连续测量、二分类阈值（≥0.05 vs <0.05 ng/ml）及家长报告三种方法，发现连续可替宁水平与短睡眠（PR=1.35）、睡眠时间缩短（5.5分钟/单位ln cotinine）显著相关，而二分类阈值和主观报告在调整后模型中关联减弱。提示客观生物标志物对睡眠评估更具敏感性。

　　
### 研究背景与意义
第二手烟草烟雾（SHS）暴露对儿童健康的影响始终是公共卫生领域的重点议题。尽管美国整体吸烟率已从1988年的87.5%降至2023年的11%，但农村地区如阿巴拉契亚山区仍面临显著挑战。该区域因经济条件限制、烟草产品获取便利性高以及传统生活习惯，儿童SHS暴露率居高不下。研究显示，阿巴拉契亚山区儿童睡眠障碍发生率（如短睡眠、频繁打鼾、夜间觉醒）显著高于全国平均水平，例如2020年睡眠障碍 prevalence高达35.9%，远超其他地区。

SHS对睡眠的潜在影响机制包括尼古丁的神经兴奋作用，它能干扰调控睡眠的神经递质平衡，同时可能通过炎症反应和氧化应激间接损害儿童睡眠质量。然而，现有研究在评估SHS暴露与睡眠障碍关联时存在方法学争议：
1. **生物标志物选择**：传统以血清可替宁≥0.05 ng/ml为暴露阈值，但近年研究提出更低阈值（0.015 ng/ml），可能低估实际暴露水平。
2. **测量方式差异**：客观生物标志物（如可替宁水平）与主观问卷（如家长报告吸烟者数量）的关联强度存在不一致性。例如，部分研究显示家长报告的暴露与睡眠障碍显著相关，而生物标志物分析则因检测灵敏度不足难以捕捉低剂量暴露的长期影响。
3. **人群异质性**：阿巴拉契亚山区儿童因独特的居住环境（如多代同堂、室内吸烟普遍）和健康风险（如呼吸系统疾病高发），其SHS暴露与睡眠障碍的关联可能与其他地区不同。

因此，本研究通过整合三种SHS暴露测量方法（连续可替宁水平、二分类阈值、家长自述），系统评估不同评估方式对睡眠结局的影响，旨在为区域性公共卫生干预提供科学依据。

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### 研究方法与数据来源
研究基于马里塔社区主动研究暴露（CARES）队列，纳入2008-2013年间招募的404名7-9岁农村阿巴拉契亚儿童。数据采集涵盖以下维度：
1. **生物标志物检测**：通过静脉采血测定血清可替宁水平，采用液相色谱-串联质谱法（LC-MS/MS），检测限为0.05 ng/ml。低于检测限的值经标准化处理后纳入分析。
2. **睡眠结局评估**：通过家长报告获取四类睡眠指标：
- **平均睡眠时长**：计算为每周工作日（193天）、周末（80天）、非学期工作日（68天）、非学期周末（24天）的总睡眠时间除以365天。
- **短睡眠**：定义为日均睡眠＜8小时（美国睡眠基金会标准为＜9小时，本研究为避免误判将阈值下调至8小时）。
- **频繁打鼾**：每周≥3次。
- **夜间觉醒**：夜间觉醒≥3次/夜。
3. **暴露测量三维度**：
- **连续变量**：自然对数转换的可替宁浓度（ln(cotinine)）。
- **二分类变量**：可替宁水平≥0.05 ng/ml（检测下限）作为暴露分组标准。
- **家长自述**：家中是否有≥1名吸烟者。

**统计分析方法**：
- 使用广义估计方程（GEE）模型评估不同暴露水平的睡眠障碍 prevalence ratio（PR），通过交换协方差结构控制家庭内相关性。
- 对连续性变量（如平均睡眠时长）采用线性回归，二分类变量（如频繁打鼾）采用对数正态分布模型。
- 为解决模型收敛问题，对部分结果改用鲁棒方差估计的泊松回归。
- 调整变量包括年龄、性别、家长教育水平、BMI百分位及过去两年呼吸系统疾病史。

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### 核心研究发现
#### 1. 连续可替宁水平与睡眠障碍的剂量-反应关系
- **短睡眠**：ln可替宁每增加1个单位，短睡眠风险提升35%（95% CI: 1.02–1.80，p=0.04）。年龄调整后，血清可替宁浓度每翻倍（log?尺度），短睡眠风险增加24%（p<0.005）。
- **频繁打鼾与夜间觉醒**：ln可替宁水平与频繁打鼾（p=0.03）、≥1睡眠障碍（p=0.007）呈弱正相关，但完全调整模型后不再显著。
- **睡眠时长**：ln可替宁每增加1个单位，日均睡眠减少5.5分钟（β=-0.09，p<0.001），但此关联在完全调整模型中消失，提示其他混杂因素（如BMI、呼吸疾病史）可能解释部分效应。

#### 2. 二分类可替宁阈值与家长自述的暴露效果差异
- **可替宁≥0.05 ng/ml组**：年龄调整后，短睡眠风险达3.6倍（p=0.02），但完全调整后效应减弱（PR=1.35，p=0.04）。
- **家长自述有吸烟者家庭**：年龄调整后，短睡眠风险为2.4倍（p=0.03），但在纳入所有协变量后不显著（p=0.07）。
- **一致性发现**：三种暴露测量方法均显示，可替宁水平升高与睡眠障碍风险呈正相关，但家长自述的暴露强度（如家庭成员吸烟数量）与生物标志物结果存在差异，提示主观报告可能低估实际暴露。

#### 3. 阿巴拉契亚山区儿童的特殊特征
- **高暴露率**：50%儿童可替宁水平≥0.05 ng/ml，37%家庭有≥1名吸烟者，显著高于全国平均水平（25.2%）。
- **健康风险叠加**：33%儿童超重/肥胖，40%有呼吸道疾病史，这些因素可能放大SHS对睡眠的负面影响。
- **暴露-效应时间滞后**：研究仅纳入单次可替宁检测，无法反映长期暴露累积效应，需后续追踪研究验证。

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### 讨论与启示
#### 1. 方法学争议的解决
研究首次在阿巴拉契亚儿童队列中同时采用三种SHS暴露测量方法：
- **生物标志物（可替宁）**：连续测量揭示剂量-效应关系，但无法区分近期暴露与慢性暴露。
- **二分类阈值**：虽简化分析，但可能忽略低剂量暴露的潜在危害。
- **家长自述**：易受社会期望偏差影响，但能反映家庭环境中的长期暴露。

**结论**：客观生物标志物（可替宁）是评估SHS与睡眠关联的最优方法，尤其在低暴露水平下能捕捉微弱但持续的毒性效应。

#### 2. 公共卫生干预方向
- **室内禁烟政策**：阿巴拉契亚山区家庭室内吸烟率高达37%，需加强社区宣传与执法力度。
- **精准干预目标**：研究显示BMI≥85th百分位的儿童睡眠障碍风险更高，提示需针对肥胖儿童设计健康睡眠促进项目。
- **多维度暴露评估**：结合生物标志物与问卷数据，可更全面识别高危群体（如单亲家庭、低收入家庭）。

#### 3. 与现有研究的对比
- **与Yolton等研究的一致性**：儿童可替宁水平每增加1个log单位，睡眠障碍风险提升约10%-35%，与之前青少年研究（OR=1.20-1.33）及学龄前儿童纵向研究（睡眠时长随年龄增长显著缩短）结果吻合。
- **差异原因**：本队列纳入更多呼吸道疾病患儿，且采用更严格的睡眠评估标准（如将短睡眠阈值从9小时降至8小时），可能导致效应值偏大。

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### 研究局限性
1. **样本代表性**：404名儿童仅覆盖马里塔和阿姆斯特朗两县，阿巴拉契亚山区内部存在文化、经济差异，需扩大样本验证。
2. **测量工具限制**：
- 睡眠时长依赖家长回忆，未采用可穿戴设备验证。
- 可替宁检测为单次采样，无法反映暴露波动性。
3. **混杂因素未完全控制**：如电子设备使用、室内照明等影响睡眠的因素未纳入分析。
4. **因果推断不足**：研究为队列设计，无法排除反向因果（如睡眠障碍导致家长吸烟）。

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### 未来研究方向
1. **纵向追踪**：需连续监测儿童睡眠质量与可替宁水平变化，评估暴露的长期效应。
2. **混合测量方法**：结合生物标志物与环境监测（如PM2.5、尼古丁吸附剂），建立多维度暴露评估体系。
3. **机制研究**：探索尼古丁如何通过表观遗传调控或炎症通路影响儿童睡眠。

本研究为阿巴拉契亚山区控烟政策提供了关键证据，证实即使低剂量SHS暴露也会通过生物可替宁水平显著损害儿童睡眠质量，建议优先推广家庭无烟计划与儿童健康睡眠教育。