过去几十年,世界经历了深刻的环境转变,这些转变从根本上改变了我们的生活、工作以及与周围环境的互动方式。 这些变化从快速城市化到化学接触的增加,都形成了一个复杂的因素网络,它们可能助长我们时代最紧迫的公共卫生挑战之一:糖尿病病例急剧上升。 占所有糖尿病病例90%以上的2型糖尿病受到遗传和环境因素的影响,而了解这一流行病的环境层面对于制定有效的预防和干预战略至关重要。

糖尿病,特别是2型糖尿病的发病率在全世界都以惊人的速度增长。 综合糖尿病发病率从1990-1994年的3.98‰上升到2020-2024年的60.98‰,而发病率则从6.26 % 翻了一番,上升到12.00 % 。 仅遗传因素并不能解释这种惊人的增长,因为人类基因组的变化不够快,不足以解释仅仅几十年内这种急剧变化的原因。 相反,研究人员越来越关注环境变化,认为这是全球健康危机的关键驱动因素。

环境变化和糖尿病的范围

环境因素与糖尿病之间的关系是多方面的和复杂的。 尽管遗传倾向是导致该疾病的重要因素,但环境因素在疾病的发病和发作过程中起着关键作用,包括饮食习惯、身体活动水平、城市化、社会经济地位和污染物暴露。 这些环境因素不是孤立地运作,而是相互影响,并与遗传倾向相互作用,在不同人群和地理区域造成不同程度的糖尿病风险。

美国糖尿病流行病学的发展反映了遗传倾向、环境因素和社会变化之间的多种相互作用,尤其关注肥胖率上升、定居生活方式模式和饮食改变。 这一模式并非美国所独有,而是在全球范围内,特别是在经历快速现代化和生活方式转型的地区。

近几十年来的重大环境变化

为了充分理解糖尿病发病率上升的潜在环境因素,我们必须审视过去30-40年中我们环境发生的具体变化。 这些变化跨越多个领域,从我们所居住的物理空间到空气和每天遇到的化学品。

城市化和绿色空间的丧失

近几十年来最显著的环境变化之一是以牺牲自然和绿色空间为代价的城市地区快速扩张。 人口老龄化、中产阶级崛起和城市化的蔓延都是导致肥胖症上升的因素,而肥胖症是2型糖尿病的主要风险因素。 肥胖症是导致肥胖症增加的原因之一。

城市化通过多种途径影响糖尿病风险。 首先,城市的建成环境往往阻碍体育活动。 为车辆而不是行人设计的宽阔道路、缺乏人行道和自行车道以及减少进入公园和娱乐设施的机会都助长了更定居的生活方式。 居住在可步行地区的个人更有可能更频繁地行走,从而减少其肥胖的风险。

其次,城市环境通常能更容易地获得加工食品和快餐餐厅,同时限制获得新鲜而健康的食品选择,特别是在低收入街区。 这造成了“食物沙漠 ” , 居民在健康饮食选择方面的机会有限。

第三,失去绿色空间会产生心理和生理影响。 绿色空间为体育活动、减轻压力和社会互动提供了机会,所有这些因素都可能影响新陈代谢健康。 以混凝土和建筑物来取而代谢公园和自然区域,会产生热岛,从而可能影响新陈代谢功能,特别是在弱势人群中。

健康服务、安全、福利设施、地区条件、公共交通和绿色空间等环境因素在从潜在的自体免疫向临床明显疾病过渡方面发挥着至关重要的作用,这表明城市环境本身可能加快易发性个体从糖尿病前期向全面发作的糖尿病的转变。

空气污染:新出现的糖尿病风险因素

近几十年来,空气污染急剧增加,特别是在迅速发展的国家和世界城市中心,也许是环境方面最显著的变化之一。 近年来,空气污染与糖尿病风险之间的联系大大增加,揭示出以前未知的机制。

空气污染和糖尿病背后的科学

长期接触臭氧与心血管和呼吸道疾病以及代谢障碍有关,如2型糖尿病,在城市人口臭氧接触和2型糖尿病发病率之间已经发现显著的正相关,无偏尿和多变量线性回归分析显示,接触地平层臭氧在很大程度上导致糖尿病发病,大多数年龄在45岁。

空气污染与糖尿病的关系超越了臭氧. 空气污染是二型糖尿病胰岛素抗药性与发病率的主要原因,空气污染与糖尿病的关系对于交通相伴污染物,气态,二氧化氮,烟雾和颗粒物质来说更强.

研究确定了空气污染物影响代谢健康的具体机制。 所建议的空气污染物诱发2型糖尿病的机制包括增加炎症、氧化应激和内质瘤再生应激。 这些生物过程干扰了正常胰岛素信号和葡萄糖代谢,创造了有利于胰岛素抗药性发展并最终糖尿病的条件。

物质和胰岛素抗药性

分泌物质,特别是小于2.5微米(PM2.5)的细微颗粒,在糖尿病研究中受到特别关注. PM2.5的接触夸大了胰岛素抗药性与内膜炎/沉滞症,为空气污染和2型糖尿病提供了新的联系.

研究以显著的精确度量化了这些影响,在所有参与者中,小于10微米的微粒物质中,7.9微克/立方米增量与较高的HOMA-IR(15.6%)和胰岛素(14.5%)相伴,与HOMA-IR、葡萄糖、胰岛素和取出苯并呋喃相伴而生,这些结果表明,即使空气污染暴露的相对适度增加,也能对代谢功能产生可衡量的影响。

纵向研究确认空气污染对胰岛素敏感度的影响,长期受空气污染影响与胰岛素抗药性和禁食胰岛素的顺势疗法模型评估水平和变化速度有积极关系,表明空气污染与胰岛素敏感度受损有关,胰岛素敏感度随时间推移而更明显地恶化。

弱势人口和空气污染

并非所有人都同样受到空气污染的影响。 年龄较大、男性、失业、有糖尿病或非活动性的人,都可能更容易受到对胰岛素敏感度的空气污染不利影响。 这表明空气污染可能加剧现有的代谢功能障碍,而且患前糖尿病的人可能特别容易受到其影响。

患前糖尿病者的效果估计要大得多,统计学意义也很大,而没有糖尿病或糖尿病者表现出相当薄弱的结合,这表明在一般人群中长期暴露于空气污染与胰岛素抗药性之间有联系,这主要归因于患前糖尿病者。

实验证据

动物研究提供了将空气污染与糖尿病联系起来的生物机制的关键见解。 接触环境细微颗粒物质会夸大饮食引起的胰岛素抗药性、脂肪炎和粘膜消毒,PM2.5-暴露出的小鼠表现出明显的全身胰岛素抗药性、系统性发炎和粘膜消毒性增强。

啮齿动物研究表明,空气污染暴露的增加,可能通过脂肪组织炎的加剧,肝脂积累等导致代谢功能障碍和肥胖,并降低骨骼肌肉中葡萄糖的利用率,长期暴露于与燃烧有关的空气污染物可能会增加氧化应激和系统性发炎,导致应激性肿瘤活化,导致胰岛素受体信号有缺陷.

甚至人类实验研究也证实了这些影响。 高PM2.5的接触与胰岛素抗药性增强有关,即使在接触水平相对较低的情况下也是如此,这表明空气污染与代谢功能障碍之间的关系并不限于被严重污染的环境。

粮食生产和饮食模式的转变

全球食物系统在过去几十年经历了革命性的变化,对代谢健康和糖尿病风险产生了深远影响。 这些变化不仅包括我们的食物,也包括食品的生产、加工和分配方式。

加工食品的兴起

饮食方面最显著的变化之一是精制糖、不健康的脂肪和钠等超加工食品的消费急剧增加。 生活方式的世代转变,特别是传统饮食向更加工和卡路里强化食品的过渡,身体活动减少,以及受肥胖和糖尿病风险因素影响的程度加大,导致全球糖尿病发病率上升。

饮食转型在经济快速发展的发展中国家尤为明显,糖尿病的流行在生活方式迅速由传统生活方式转变为更现代生活方式的人群中迅速增加,这与糖尿病的发病风险增加有关,传统饮食中盛产了全粒、蔬菜和低加工食品,取而代之的是西方式饮食,其特点是高消费精炼碳水化合物、饱和脂肪和添加了糖等。

食品工业发展了超可乐食品,通过糖、脂肪和盐的结合,使味道吸引力最大化。 食品工业创造了一种环境,即过度消费容易、健康的选择需要自觉的努力,而且往往需要更大的费用。 这助长了肥胖症的流行,而肥胖症本身就是2型糖尿病的主要驱动因素。

农业化学品和食品添加剂

除了饮食成分的变化外,杀虫剂、除草剂和其他农业化学品的广泛使用还代表着另一种环境变化,可能对糖尿病风险产生影响。 尽管食品本身可能与前几代人消费的类似,但现代食品和加工食品上以及其中的化学残留物却代表着一种全新的暴露。

食品添加剂、防腐剂和人工成份在现代食品供应中也大量扩散,虽然许多这些物质被认为在通常消费的水平上是安全的,但它们的长期代谢效应和与其他环境接触的潜在相互作用仍然是积极研究的领域。

农业工业化也改变了食品的营养状况,现代作物品种选取的产量和保质期而不是营养含量,可能含有不同水平的维生素,矿物质和植物营养素,而传统品种则不同,通过密集耕作方法耗尽土壤营养物质,可能进一步降低产品的营养价值.

气候变化和元素健康

气候变化是近几十年来影响最深远的环境变化之一,其影响远远超出气温上升的范围,几乎影响到人类健康和福祉的方方面面。

温差对糖尿病的影响

气温升高可能导致慢性炎症导致反应物质的累积,从而导致糖尿病并发症,环境温度和糖尿病死亡率之间有显著的相关性。 这意味着气候变化不仅会影响糖尿病的发病,而且会恶化那些已经患有糖尿病的人的病果。

极端热事件由于气候变化而变得更加频繁和严重,可直接影响葡萄糖代谢和胰岛素敏感度。 热力刺激引发了炎症,并会损害身体调节血糖的能力。 对于糖尿病患者来说,极端热量带来特别的风险,因为病情会损害身体调节温度的能力。

气候变化和粮食安全

气候变化改变了全世界的农业模式,影响了粮食的提供和营养质量。 降水模式的改变、干旱和洪水的更频繁以及生长季节的改变,都破坏了许多地区的传统农业体系并降低了作物产量。

这些中断可以多方面影响糖尿病风险。 粮食无保障和缺乏新鲜营养食品可能促使人们更多地消费更便宜、更经过加工的替代品。 气候相关作物歉收可能导致价格飙升,使健康食品更难获得,特别是低收入人群。 生长条件的变化还可能影响作物的营养含量,有可能降低其抗代谢疾病的保护效果。

压力和极端天气事件

与气候有关的灾害(飓风、洪水、野火和干旱)造成的心理压力可以产生代谢后果。 慢性压力会激活低血压-肺部-肾上腺轴心,导致皮质醇水平升高,从而可以促进胰岛素抗药性和腹部肥胖。 流离失所、医疗保健中断和气候灾难后经济困难都会导致代谢健康恶化。

气候变化还可能影响物理活动模式。 极端热和恶劣的空气质量(往往由于野火和臭氧形成而加剧气候变化)会使户外运动不适或危险,导致更平稳的生活方式。

化学品接触和内分泌干扰

近几十年来,合成化学品的生产和使用发生了爆炸,其中许多在现代生活中已无所不在。 这些化学品存在于塑料、个人护理产品、家用清洁剂、家具、电子产品和无数其他消费品中。

干扰内分泌的化学品

接触空气污染和干扰内分泌的化学品等环境污染物,与糖尿病风险的增加有关,干扰内分泌的化学品(EDC)是能够干扰人体激素系统的物质,包括那些参与葡萄糖代谢和胰岛素信号传播的物质.

常见的乙醇包括:塑料中发现的双酚A(BPA)和可衬里;个人护理产品和活性塑料中使用的邻苯二甲酸盐;非棒式炊具和耐水织物中使用的活性与多氟烷基物质;以及各种杀虫剂和阻燃剂;这些化学品可以模仿、阻塞或干扰天然激素,可能影响胰岛素生产、胰岛素敏感度和葡萄糖代谢。

人类同时受到这些化学品复杂的混合物的影响,其综合影响可能大于其个别影响的总和。 此外,在关键的发育窗口——子宫和幼儿期——接触会对新陈代谢方案产生持久影响,从而增加晚年糖尿病的风险。

持久性有机污染物

持久性有机污染物是长期在环境和人体组织中耐降解并积累的化学品,许多持久性有机污染物,包括某些农药和工业化学品,都与代谢功能障碍和糖尿病风险有关,尽管在许多国家中,有些化学品已被禁用或限制,但其持久性意味着通过被污染的食物链和环境库继续暴露。

许多持久性有机污染物的脂质性质意味着它们会累积在脂肪组织中,它们可能干扰二聚体功能并导致代谢功能失调,一些研究表明,持久性有机污染物可能损害线粒体功能,促进氧化应激,并干扰胰岛素信号途径。

了解与糖尿病病例上升有关的复杂联系

环境变化与糖尿病发病率上升之间的关系并不简单或直线性,相反,这些环境因素相互影响,与基因倾向相互作用,形成一个复杂的风险网络,这种网络因人口和个人而异。

协同效应和累积效应

理解环境对糖尿病的促进作用的最重要概念之一是协同效应,即多重接触的综合影响大于其个别影响的总和。 例如,空气污染接触可能对身体不活跃、肥胖或受内分泌干扰化学品影响的个人的糖尿病风险产生更大的影响。

这一时期人口一级风险因素发生了前所未有的变化,特别是肥胖和定居生活方式的流行程度不断上升,2型糖尿病发病率几乎增加了20倍,这表明目前的预防战略和生活方式干预措施不足以应对这些环境和行为风险因素。

环境接触的累积性质也至关重要,许多环境因素 — — 从空气污染到化学接触 — — 都显示出它们多年来或几十年的影响。 我们今天看到的糖尿病可能反映了20、30甚至40年前开始的环境接触,因此,要确定具体原因和预测未来趋势,就很难。

关键曝光窗口

研究越来越表明,某些生命期对环境对糖尿病风险的影响可能特别敏感。 产前接触空气污染、化学品或产妇压力可能影响胎儿代谢方案,从而增加几十年后糖尿病的风险。 幼儿期、青春期和怀孕是环境接触可能对长期代谢健康产生过大影响的其他关键窗口。

这种健康和疾病发育起源的概念表明,预防糖尿病可能需要保护个人在出生前的整个生命过程中免受有害环境的照射,还意味着最近环境变化的全面影响可能尚未显现,因为在关键发育期接触糖尿病的人群仍在逐渐老化到糖尿病风险高峰的年代。

基因与环境相互作用

基因环境相互作用在糖尿病流行中起着关键作用,基因倾向胰岛素抗药性因环境因素而加剧,如定居生活方式和高热量饮食。 这意味着环境变化可能因基因组成而对个人产生不同影响。

与胰岛素抗药性和糖尿病相联的基因变体在祖先环境中,例如在饥荒期间,提供了进化优势,但在资源丰富的现代环境中却变得有害,突出遗传和环境因素之间复杂的相互作用,导致糖尿病的形成风险.

这种基因与环境的相互作用有助于解释为什么尽管人类基因组没有改变,糖尿病率却如此急剧地上升。 可能帮助我们的祖先在食物短缺时期存活下来的基因变体如今增加了在卡路里丰产、定居生活方式、接触新化学物质和污染物等环境中的糖尿病风险。

社会经济和环境正义方面

与非西班牙裔白人相比,非裔美国人、西班牙裔美国人和美洲原住民的糖尿病发病率较高,疾病发作、发展以及并发症也各不相同,这些差异往往与社会经济因素、医疗保健的获得以及健康的文化决定因素相交。

环境暴露在人群中分布不均,低收入社区和有色人种社区往往面临空气污染、缺乏绿色空间、食物沙漠和环境危害的过度暴露,这种环境不公正导致健康差距,包括贫困社区糖尿病发病率高。

低收入街区的建筑环境往往缺乏体育活动基础设施,如人行道、公园和娱乐设施。 这些社区可能也难以获得健康的食品选择,同时拥有高浓度的快餐餐厅和售卖加工食品的便利店。 这些环境不利因素的累积效应,加上获得医疗保健和其他资源的机会有限,创造了促进糖尿病发展的条件。

生活方式因素的作用

虽然这篇文章关注环境变化,但重要的是要认识到环境因素往往通过塑造生活方式来影响糖尿病风险。 我们所生活的环境影响我们的机会和选择,包括体育活动、饮食、睡眠和压力调控。

个人患2型糖尿病的风险由参与体育活动等生活方式因素所决定,有研究表明,在空气污染日益严重的地区,户外体育活动率可能较低,空气污染与2型糖尿病之间的关系实际上可能由体育活动来调解.

这一点凸显出环境变化影响糖尿病风险的复杂途径。 空气污染既可以通过对胰岛素敏感度的直接生物影响,又通过对身体活动水平的间接影响,导致糖尿病;同样地,城市化通过改变阻碍身体活动的建筑环境、增加获得加工食品的机会和直接接触城市污染物,来影响糖尿病风险。

全球格局和区域变化

环境变化对糖尿病发病率的影响在世界不同地区差异很大,这反映了环境变化的速度和性质不同,以及遗传易感性、文化习俗和保健系统也不同。

和快速过渡问题委员会

这一时期的影响反映了环境、医疗和社会因素在特定时期对2型糖尿病的发病率和死亡率的影响,1990年至2021年的风险比率趋势表明,所有空间数据基础设施区域,特别是中低空间数据基础设施区域,都出现了显著增长。

经济快速发展和城市化的国家糖尿病发病率急剧上升。 中国、印度和其他亚洲国家的糖尿病发病率急剧上升,传统生活方式让位于更西方化的饮食和体育活动模式。 这些转变往往仅一到两代,导致老年和年轻人群的糖尿病发病率差异很大。

1942-1951年后出生的个人一般显示出2型糖尿病的发展和死亡风险高于该之前出生的老年人,这一趋势在所有SDI地区都是一致的,在中低SDI地区观察到的增幅最明显,其可能原因是生活方式的世代相传。

高收入国家:稳定和差距

在一些高收入国家,糖尿病发病率没有增加,或只增加少量,这与报告显示的男女比例呈平稳或下降趋势以及高收入国家糖尿病发病率下降的证据是一致的。

在一些高收入国家,这种稳定可能反映出公共卫生干预措施的成功、对糖尿病风险因素的认识的提高、肥胖和其他风险因素的管理的改善,但是,这些国家内部仍然存在巨大差距,处境不利的社区继续经历高糖尿病并不断上升。

青年糖尿病的独特挑战

近年来,年轻人群中糖尿病,特别是2型糖尿病的发病率上升,特别是2型糖尿病在年轻成年人和青少年中发病率加快,这一趋势对传统的发病和发作模式提出了挑战。

儿童和青少年中出现2型糖尿病——曾经被认为是完全由成人引起的疾病——是糖尿病流行病学中最令人震惊的趋势之一,这种现象可能反映了环境变化的累积影响,包括由于饮食不良和缺乏活动而导致的儿童肥胖症,以及产前和早期环境暴露的潜在影响。

对预防和公共卫生的影响

了解糖尿病发病率上升的环境因素对预防战略和公共卫生政策具有重要影响。 尽管个人行为变化仍然重要,但解决环境因素需要更广泛的社会干预。

多层面干预办法

有效的糖尿病预防必须在多个层面——从个人行为到社区设计到国家政策——解决环境因素。

  • 通过可步行的街区、自行车道、无障碍公园和娱乐设施来创造促进体育活动的已建环境
  • 通过农民市场、服务不足地区的杂货店以及使健康食品更负担得起的政策,改善获得健康、负担得起的粮食的机会
  • 通过更严格的排放标准来减少空气污染,推广清洁能源并进行城市规划来减少交通拥堵.
  • 通过更有力的化学品安全法律和产品标准,对干扰内分泌的化学品和其他环境毒素进行监管
  • 通过保护公共卫生的减缓和适应战略应对气候变化
  • 通过在处境不利的社区采取有针对性的干预措施来缩小环境卫生差距

早期干预的重要性

糖尿病的发作可以通过饮食和生活方式调整来进行,二型糖尿病可以通过采取几种非药物策略来预防或推迟,包括管理正常体重,进行正常的体育活动,改变定居生活方式,戒烟等.

每公斤体重损失导致相对风险减少16%,与2型糖尿病的下降密切相关,与饮食或运动或结合显著相关,与糖尿病的患病概率分别减少31%、46%和42%。

这些结论强调了早期干预的重要性,特别是在高风险人群中。 然而,做出健康选择需要支持性环境。 公共卫生努力必须不仅注重教育个人了解健康行为,而且注重创造健康选择是容易选择的环境。

解决环境正义问题

面对弱势社区面临的不成比例的环境负担,糖尿病预防工作必须优先考虑环境正义。 这意味着将资源和干预措施引导到环境风险最高和糖尿病风险最大的社区,确保所有社区都能获得清洁空气、绿色空间、健康食品和安全的体育活动场所。

居民参与确定环境卫生优先事项和制定解决办法的基于社区的参与办法可能特别有效,这些办法承认社区本身是了解自身环境和保健需要的专家。

继续研究的必要性

虽然环境变化与糖尿病风险之间的联系证据有了很大增长,但许多问题依然存在。

  • 不同环境接触影响糖尿病风险的具体机制
  • 多重环境接触如何相互作用来影响糖尿病的发展
  • 生命过程中易感性的关键窗口
  • 改变个人对环境接触的易感性的遗传因素和其他因素
  • 新出现的环境接触的长期影响,包括新型化学品和气候变化的影响
  • 采取有效干预措施,减少个人、社区和人口各级的环境糖尿病风险

所涉政策问题

接触空气污染物与2型糖尿病的风险增加有很大关系,这表明环境保护官员必须采取高度优先步骤来尽量减少空气污染,从而减少2型糖尿病的发病率。

解决糖尿病的环境因素需要多个部门的政策行动 — — 不仅是卫生政策,而且还包括环境保护、城市规划、交通、农业和化学监管。 将糖尿病和其他慢性病风险考虑在内的健康影响评估应当纳入环境政策、城市发展和工业活动的决策。

国际合作也至关重要,因为许多环境挑战——特别是气候变化和化学污染——跨越国界。 解决这些问题的全球框架必须考虑到其对糖尿病和其他慢性疾病的影响。

前进的道路

近几十年来糖尿病病例急剧上升,如果不考虑同期发生的深刻环境变化,就无法理解或解决。 从城市化和空气污染到饮食变化和化学接触,环境因素创造了促进全世界人口糖尿病发展的条件。

好消息是,与遗传因素不同的环境因素有可能被改变。 通过创造更健康的环境 — — 空气更清洁,更多的体育活动机会,更好的营养食品获取,减少接触有害化学品的机会 — — 我们可以减少人口层面的糖尿病风险。

然而,实现这一愿景需要社会多个部门的持续承诺和协调行动,这需要在所有决策中优先考虑卫生的政策,对健康的社区基础设施进行投资,对环境危害进行监管,并努力解决给处境不利社区带来过重负担的环境不公正问题。

预防糖尿病不仅是个人的责任,也是集体的责任。 尽管个人对饮食和体育活动的选择很重要,但这些选择是由我们生活的环境决定的。 创造支持健康而不是破坏健康的环境对于扭转糖尿病流行的潮流至关重要。

在我们展望未来时,挑战显而易见:我们必须从环境角度解决糖尿病流行的根源问题,同时继续为那些已经患有这种疾病的人提供极好的护理,这种双重做法——通过改善环境和通过医疗护理治疗来预防——是减少全球糖尿病负担和改善今世后代健康的最佳希望。

近几十年来的环境变化为糖尿病的发展创造了完美的风暴。 但是,通过了解这些变化及其健康影响,我们可以规划出一条走向更健康环境和更健康人口的道路。 现在是时候采取行动了,正如我们今天对我们的环境所做的决定将决定今后几十年的糖尿病发病率。

额外资源和进一步阅读

对于那些有兴趣更多地了解环境因素和糖尿病的人,一些组织提供了宝贵的信息和资源:

通过了解糖尿病的环境层面,支持创造更健康环境的政策和做法,我们都能够帮助应对这一关键的公共卫生挑战。 糖尿病的防治不仅仅是一场医疗战 — — 这也是一场环境战,需要我们改变设计社区、调节污染物、生产食物和应对气候变化的方式。 这些努力共同有助于创造一个糖尿病发病率下降而不是继续其惊人上升的轨道的未来。