英国バイオバンクの研究は、道路から離れた場所でも超微粒子大気粒子が心血管疾患のリスク増加につながることを示唆している。

超微粒子（UFP、0.1µm以下）は、都市大気中の「目に見えない塵」です。UFPの重量はほぼゼロであるため、従来のエアロゾル質量基準の対象外ですが、肺の奥深くまで容易に浸透し、血流や組織に侵入します。英国バイオバンクの参加者453,692人を対象とした、Environment & Health誌に掲載された新たな研究では、UFPへの長期的な背景曝露（主要高速道路から100m以上離れた場所に住む人々）でさえ、多くの心血管疾患（CVD）のリスク増加と関連していることが示されました。この関係は線形で、安全な閾値はなく、PM2.5とはほとんど無関係でした。このことから、UFPを独立したリスク要因として監視・規制する必要性という問題が直接的に浮上します。

研究の背景

過去20年間、PM2.5とCVDの因果関係は、統合リスク評価や世界疾病負担のレベルで認識されてきました。しかし、UFPは、肺胞バリアを通過し、肺外臓器に沈着し、反応性成分を輸送し、都市大気中で粒子数で優位を占める一方で、エアロゾル分画の質量にはほとんど影響を与えないなど、いくつかのメカニズムにより、潜在的にPM2.5よりも毒性が強いと考えられます。同時に、UFPの長期的影響に関する研究は、PM2.5よりもはるかに少ないです。

多くの研究で、UFPと入院およびCVDによる死亡率との短期的な関連性が実証されていますが、長期曝露に関するデータは乏しく、矛盾しています。さらに、方法論的に複雑な点として、UFP濃度は発生源からの距離が離れるにつれて急激に低下し、約100メートルで背景濃度に近づくという点が挙げられます。しかし、大多数の人々は「周辺」ではなく、背景で生活しています。

これにより、3つの重要な不明点が残りました。UFPの背景レベルでもリスクが持続するかどうか、他の汚染物質（特にPM2.5）とは無関係かどうか、そして安全閾値が存在するかどうかです。さらに、これまでの研究は、CVDまたは冠動脈疾患の「全体的」な側面に焦点を当てることが多く、他の主要な病理学的診断は考慮されていませんでした。

英国バイオバンクは、長期にわたる追跡調査と幅広いアウトカムを伴う大規模前向きコホート研究を通して、これらの疑問に答える稀有な機会を提供します。著者らは、UFPへの背景曝露を調べるために、高速道路から100m以内に住む人々を慎重に除外し、同時に、共汚染物質やライフスタイルによる交絡因子に対する結果の堅牢性も検証しました。

なぜこれが重要なのでしょうか?

- この取り組みは医療と環境にどのような変化をもたらしますか?

• UFP の背景レベル（道路沿いだけでなく）は、安全閾値なしに、全体的な CVD のリスク増加（+3%）および特定の診断の数の増加（最大 +8～9%）と関連していることがわかっています。
• PM2.5/PM10/オゾンを考慮した後も、関連性は概ね持続し、NOxを追加しても部分的にしか弱まりません。これは、UFPの独立した寄与と、健康保護における「バルク」指標の限界を示しています。

研究の目的

高速道路から100メートル以上離れた場所に住む英国バイオバンクの参加者における、UFPへの長期曝露と一般的なCVD（ICD-10 I00-I99）および主要カテゴリー（高血圧、冠状動脈性心疾患、心不全、伝導障害、脳血管疾患など）の発生率との関連性を評価し、他の汚染物質からの独立性、用量反応関係、およびライフスタイルによる影響の修正の可能性をテストします。

材料と方法

解析対象は40～69歳の453,692人（2006～2010年の募集、2023年2月までの観測）です。UFPの推定には、EMAC大気化学モデルを用い、ヨーロッパ上空のPSD/PNC観測に基づく「ナビゲーション」と、最大10×10 kmのダウンスケール（観測データとの相関係数r=0.95）を適用しました。過去のUFP観測網がないため、2015～2017年の平均濃度を長期曝露の代理指標として使用しました。これはこの分野での標準的な手法です。その他の汚染物質（PM2.5、PM10、オゾン、NOx）は、1×1 kmの解像度を持つ別のアルゴリズムでモデル化しました。

アウトカムはICD-10（I00-I99および9つの主要な疾病分類）に基づいて決定された。Coxモデル（PH仮定を確認）では、UFPは連続変数として扱われ、主効果はIQR（四分位範囲943 parts/cm³）あたりのHRとして表された。年齢、性別、BMI、人種、教育、所得、採用センター、喫煙、身体活動、アルコール、食事について調整が行われた。関連の形状は3次スプラインを用いて検証された。層別解析では、喫煙、アルコール、身体活動、食事による効果修飾が検定された。9つの疾病分類間の多重比較には、Benjamini-Hochberg FDRが用いられた。感度分析：二重汚染物質モデル（+PM2.5/PM10/NOx/オゾン）、代替的な「道路への近接性」閾値（50/200 m）、2015年1月1日以前のイベントカットオフ、2017年/2019年打ち切り。

結果と解釈

ベースライン時の平均年齢は56.6±8.1歳、尿素水（UFP）の中央値は3421（IQR 943）部/cm³でした。中央値13.7年の追跡期間中に、87,028件の主要CVDイベントが確認されました。尿素水（UFP）のIQRが1増加するごとに、全CVDリスクは3%上昇しました（HR 1.03、95%信頼区間（CI）1.01-1.04）。病理学的に有意な関連が認められたのは、慢性リウマチ性心疾患（HR 1.08; 1.05-1.12）、心不全（1.06; 1.04-1.09）、脳血管疾患（1.04; 1.01-1.06）、伝導障害（1.03; 1.01-1.04）、高血圧（1.03; 1.01-1.04）、虚血性心疾患（1.03; 1.01-1.04）であった。弁膜症、心筋症、大動脈瘤／解離については関連は認められなかった。

CVD全体および上記の疾病分類における用量反応曲線はほぼ直線的で、安全閾値はなく、UFP濃度が高い状態では横ばい傾向を示しました。PM2.5/PM10/オゾンをモデルに追加しても推定値にはほとんど影響がなく、NOxを考慮すると関連性は部分的に弱まりましたが、一部のケースでは有意なままでした。これは、UFPとNOxの発生源が部分的に重複していることと整合しています。ライフスタイルの影響はサブグループ間で同様でしたが、喫煙者ではUFPと慢性リウマチ性心疾患との関連性がより強く見られました。

主な解釈: UFP の背景レベル (ほとんどの居住者に典型的) でも、いくつかの CV 疾患のリスクの持続的な増加と関連しています。影響は個人レベルでは小さいですが、曝露の一般性により集団レベルでは重要です。

議論

本研究は、複数のギャップを同時に埋めるものである。第一に、焦点を「道路沿いのホットスポット」から背景曝露へと広げ、CVD負荷におけるその重要性を示す。第二に、心臓リスクにおいてUFPがPM質量から比較的独立していることを確認した。これは論理的である。UFPは質量にはほとんど影響を与えないが、粒子数と生物学的相互作用（酸化ストレス、内皮機能障害、自律神経失調症、炎症誘発性および血栓性カスケード）において支配的である。第三に、著者らは初めて伝導障害および慢性リウマチ性心疾患との関連性を報告した。後者は仮説生成的な結果であり、感染症に対する感受性の上昇と免疫調節を介したメカニズムが議論されているが、再現性が必要である。

実用的な観点からは、直線性と閾値の不在が重要です。UFPの減少は、明らかな発生源から遠く離れた地域を含め、潜在的に有益です。PM2.5規制がUFPの数値にほとんど変化をもたらさないという事実は、「質量」だけに頼るだけでは不十分であり、粒子数指標と専門的なモニタリングが必要であることを示しています。

実用的な意義

政治家と都市が今掘るべき場所:

• 交通機関、産業、家庭の発生源を参考に、都市ネットワークにおける粒子数 (PNC) による UFP のパイロット監視を開始し、大気質レポートに PNC を含めます。
• 非排気UFP（ブレーキ/タイヤダスト、二次エアロゾル）削減対策、学校/病院クリーンゾーン、屋内換気および濾過基準の設計。

個人と医療システムは何ができるでしょうか:

• 心血管疾患予防の推奨事項には、換気、微細フィルター、そして頻度は少ないものの「粒子ピーク」時間帯に屋外でトレーニングを行うことなど、室内の空気の質も含めます。
• クリニックや雇用主向け: 脆弱性のある患者(うっ血性心不全、脳卒中の既往)の屋外活動を計画する際には、UFP が増加する「時間帯」を考慮し、特定の結果に対してより脆弱な喫煙患者にリスクを伝えます。

制限

主な問題は時間の不一致です。UFPは2015年から2017年まで推定され、観測期間全体の代理変数として使用されました。これは、過去のネットワークが乏しいため、この分野では標準的な譲歩であり、影響の未分化な減衰につながる可能性が高いです。10×10 kmの解像度は背景を反映しますが、局所的なホットスポットを平滑化し、発生源の変動を考慮していません。高速道路から100 m以上という基準で「背景」を定義しても、他の局所発生源が除外されるわけではありません。二重汚染物質モデルでは、関連する汚染物質の時間枠がUFPと完全に一致しないため、不確実性が増大します。英国バイオバンクのコホートは一般人口よりも健康で裕福であり、主にヨーロッパ出身者であるため、UFPが高い他のグループや地域への結果の一般化には注意が必要です。

結論

英国の全国規模の前向きコホート研究において、UFPへの長期的な背景曝露は、CVD全体のリスク増加およびいくつかの重要な病因（冠動脈性心疾患、脳卒中、高血圧、うっ血性心不全、伝導障害、リウマチ性心疾患）と直線的に相関することが示されました。明確な閾値はなく、PM質量とはほぼ無関係でした。UFPは独立した修正可能な心臓リスク要因とみなされ、大気質の監視および予防戦略において考慮されるべきです。

出典：Luo H., Jiang Y., Zhou L., Chen J., Yu K., Li A., Meng X., Kan H., Chen R. 「大気中の超微粒子汚染と心血管疾患の発生率」Environment & Health (ACS/RCEES), 2025. DOI: 10.1021/envhealth.5c00228. CC BY-NC-ND 4.0ライセンスに基づき公開。