我们总以为，脑容量是遗传所决定，其实后天的影响非常大，例如锻炼有助于增加脑健康，空气污染带来的则是损害。但是，二者相结合后的影响，有点特别，并非简单的算术题。

2021年12月，美国学者发表在《Neurology》的一项研究就显示，空气清新时，剧烈体育锻炼有益；空气污染严重时，剧烈运动反而是“助纣为虐”。

体育锻炼有益脑健康 空气污染有害 二者的综合作用有待研究

空气污染和体育锻炼对健康的一系列影响，研究结果存在差异，且二者的相互作用，知之甚少。具体来说，两者均与神经系统结局相关，一个是正相关，一个是负相关：体育锻炼增多与痴呆风险降低、认知能力增强和结构性脑容量增大相关；空气污染程度高与痴呆风险较高、认知能力较差和脑容量较小相关。

运动期间呼吸频率增加，肺部颗粒物沉积可能会增加。有证据表明，空气污染和体育锻炼的综合作用，可能具有生物学意义，尤其是对大脑。

在中度污染环境中进行有氧运动，人的血清脑源性神经营养因子（BDNF）水平降低。体育锻炼对心肺结局的益处，在空气高度污染区域减弱，而在高水平体育锻炼的人群中，空气污染与呼吸健康的相关性可能更强。然而，尚无流行病学研究考察这一交互作用对大脑的影响。

流行病学研究：剧烈运动平日有益脑健康 空气污染严重时则是反作用

发表在《Neurology》的该研究，在流行病学框架中，探究了体育锻炼是否会改变空气污染与脑容量的相关性。

英国生物样本库（UKB）2006～2010年纳入了50多万名成年参与者。收集腕部加速计、具有T1图像和T2 FLAIR的多模式MRI数据，采用土地利用回归，分别评估完整样本子集中的剧烈体育锻炼（VigPA）、结构性脑容量和空气污染。

评估了空气污染四分位间距、剧烈体育锻炼与大脑结构容量的相关性，并评估了空气污染与剧烈体育锻炼的交互作用。

纳入8600名参与者，平均年龄为55.55岁（sd=7.46）。

经过多次检验校正后，在整体模型中，剧烈体育锻炼与灰质（GMV）呈正相关，与白质高信号容量（WMHV）呈负相关，而NO2、PM2.5吸光度与灰质呈负相关。

NO2和PM2.5吸光度与剧烈体育锻炼存在交互作用，影响白质高信号容量（FDR校正交互作用p值=0.037）。

在剧烈体育锻炼参与者中，这些空气污染物与白质高信号容量的相关性更强。相似地，在NO2和PM2.5吸光度较低地区，剧烈体育锻炼与白质高信号容量呈负相关。但在NO2和PM2.5吸光度较高地区的参与者中，相关性为零。

因此，体育锻炼与对大脑结局有益相关，而空气污染与对大脑结局有害相关。剧烈的体育锻炼可能会加重空气污染与白质高强度病变的相关性，而空气污染可能会削弱体育锻炼与这些病变有益的相关性。

运动时远离交通繁忙路段 或是明智选择

这是第一项考察体育锻炼和空气污染对结构性脑容量交互作用的研究，也是少数报告空气污染与大脑结构总体相关性的研究之一。

此外，该研究是在目前现有可用的最大的大脑结构成像和用加速度计测量体育锻炼的数据库上进行。因此，其结果强有力评估了空气污染和体育锻炼是否会改变中年至老年人脑容量的交互相关性。

总体分析一致发现，体育锻炼强度较高和灰质存在强烈的正相关性，与白质高强度容量存在负相关性，这与既往文献一致。

该研究还报告，空气污染与大脑结局呈负相关；NO2、PM2.5和PM2.5吸光度与灰质呈负相关。虽然该研究也报告，其他空气污染物与总白质容量（WMV）存在类似大小效应和方向性，但这些p值经不起FDR校正。文献中支持这些相关性的证据很少。

该研究的证据表明，即使在中度污染地区，高强度体育锻炼也可能加重空气污染对大脑健康的有害作用。此外，尽管空气污染可能会削弱体育锻炼对某些大脑结构的有益作用，但未观察到体育锻炼与大脑结局更差存在任何相关性。

该研究结果与既往研究一致，未发现空气污染对白质高强度容量具有主要影响，但在污染程度较高环境中，其影响可能更大。未来在污染水平较高地区开展的研究可能会发现，这些相关性会得到加强，并在运动强度较低的情况下也可能发生。

虽然是推测性的，但该研究结果表明，血管机制可能在这些相关性中发挥作用：

1、血压升高与白质高信号容量呈正相关，内脏脂肪、吸烟和炎症标志物与白质高信号容量相关。白质高信号容量更大进而与其它进行性病理改变相关，包括脱髓鞘、星形胶质细胞增生、轴突破坏、阿尔茨海默病和痴呆、认知能力下降、卒中和死亡率增加。空气污染与血管结局存在类似相关性。猜测空气污染对心血管和/或神经结局影响的机制，包括炎症、氧化应激和DNA损伤、神经炎症和β淀粉样蛋白累积。

2、白质高信号容量和空气污染都与小胶质细胞激活有关。白质高信号容量和空气污染这些共同的相关性表明，白质高信号容量和空气污染可能有共同的生物反应，尽管这可能因气体（NO2/NOX）、细颗粒物（PM2.5）和较大颗粒物（PM10）有所不同。具体而言，大鼠暴露于NO2，可通过诱导兴奋毒性和增加介导长时程增强的蛋白质表达和影响突触可塑性，增加脑血管疾病的风险。已经证明，PM2.5能减少血流介导的血管舒张，而NO2并不如此。

3、评估不同的空气污染物，可能有助于确定空气污染和体育锻炼与大脑健康的特定机制。

总之，该研究与既往研究一致，即运动期间即使短时间空气污染暴露，也可能对心脑血管产生不利影响。如果能够进一步重复这些结果，则可以制定政策，将运动期间空气污染暴露降至最低。

由于大多数空气污染源与交通相关，因此在远离交通繁忙路段的道路上跑步或骑自行车，可能会降低空气污染相关风险。此外，评估空气污染风险的措施应考虑将高体育锻炼量者作为可能关注的亚群。

（选题审校：程吟楚 编辑：丁好奇）
（本文由北京大学第三医院药剂科翟所迪教授及其团队选题并审校，环球医学资讯编辑完成。）

参考资料：
Neurology. 2021 Dec 8;98(4):e416-e426.
Association of Air Pollution and Physical Activity With Brain Volumes
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34880089/