可改变的生活方式因素、左心房指数与心房颤动 - 心脑血管

摘要

背景

左心房(LA)大小是心房颤动(AF)风险的重要决定因素，并可预测中风和死亡。常见生活方式因素、左心房特征与新发心房颤动之间的关系在很大程度上尚不清楚。

方法

在这项队列研究中，我们评估了37,701名无既往心房颤动且具有心脏磁共振成像数据的英国生物银行参与者。身体质量指数由研究人员测量，而其他生活方式因素则从基线问卷中获取。心脏磁共振成像使用统一的方案进行，并使用自动化方法分析以确定左心房容积和射血分数(EF)。

结果

磁共振成像在基线生活方式因素评估后的中位数8.9年(四分位距，7.4-10年)进行。在多变量分析中，较高的身体质量指数、更大的身体活动强度和更多的酒精摄入均与更大的左心房容积和更小的左心房EF显著相关。相比之下，累积吸烟包年与更小的左心房容积和左心房EF相关。咖啡消费没有显示出显著关联。在单独模型中评估时，更大的左心房最大和最小容积以及更低的左心房EF分别在25%、28%和26%的程度上介导了身体质量指数增加与新发心房颤动风险之间的关联。更低的左心房EF介导了27%的吸烟与心房颤动的关联。

结论

常见生活方式因素与不利的左心房大小和功能相关，介导了约四分之一与肥胖和吸烟相关的心房颤动风险。与生活方式相关的左心房结构变化可能促成心房颤动风险。

非标准缩写和专有名词

EF 射血分数

MESA 多民族动脉粥样硬化研究

SV 搏出量

临床视角

新发现是什么？

• 在基于英国生物银行的大规模队列中，我们观察到常见生活方式因素，包括较高的身体质量指数、更大的身体活动强度、酒精摄入和吸烟与左心房大小和功能相关。

• 这些左心房测量指标分别介导了约四分之一的身体质量指数与新发心房颤动以及吸烟与心房颤动之间的关联。

临床意义是什么？

• 促进更健康生活方式的努力可能通过影响结构性和功能性左心房参数来降低心房颤动风险。

左心房(LA)大小和功能是新发心房颤动(AF)、中风和死亡的重要预测因素。即使左心房大小和功能的相对较小变化也与这些风险增加相关，表明这些指数可能作为不良结局的早期预兆，并提供对致病机制的见解。

先前的证据表明，常见生活方式因素，如肥胖、身体活动、酒精消费和吸烟，可能影响左心房指数。这尤其相关，因为一些可改变的生活方式因素，包括肥胖、过量酒精摄入和吸烟，已被链接到心房颤动风险增加，而其他因素，如咖啡消费和更多身体活动，与较低风险相关。

生活方式因素与心房颤动之间观察到的关联的潜在机制在很大程度上尚不清楚。具体而言，除了一些证据表明扩大的心房可能介导酒精与心房颤动之间的关系外，对其他生活方式因素的类似检查尚未进行。这些生活方式因素可能导致不利的心房重塑，其特征是心房扩张、增加的异位活动、纤维化和减少的射血分数(EF)，创造出有利于心房颤动启动和维持的最佳底物。

了解这些关联可以提供关于生活方式改变如何影响心房颤动风险的潜在机制的见解，以及不同的生活方式因素如何导致可能改变或不改变心房颤动风险的不同的左心房变化。

英国生物银行收集了前瞻性生活方式数据、通过心脏磁共振成像(MRI)获得的准确左心房测量值以及心房颤动结局，为评估这些关系提供了独特的机会。因此，我们旨在系统地评估可改变的生活方式因素与左心房指数之间的关联，以及观察到的左心房差异是否介导心房颤动风险。

方法

数据可用性

数据可从英国生物银行在受限访问下获得。

研究设计和参与者

英国生物银行是一项前瞻性队列研究，参与者在2006年1月1日至2010年12月31日之间招募，正在进行随访。该研究获得了英国国家信息治理委员会和国家卫生服务西北多中心研究伦理委员会的批准。所有参与者都提供了书面同意。我们获得了加利福尼亚大学旧金山分校机构审查委员会的认证，以分析由此产生的去标识化数据集。

人群

英国生物银行招募了50多万名40至69岁的参与者。参与者在基线和随访访问时完成了深入的人口统计学、生活方式和病史问卷。种族是自我认定的。国家卫生服务的住院医疗记录和约一半队列的门诊记录被整合到数据集中以监测临床结局。2014年至2018年间，对38,878名参与者进行了心脏MRI扫描。

排除了没有左心房心脏MRI测量值、在进行心脏MRI前被诊断为心房颤动以及退出研究的参与者。

生活方式因素

关于生活方式因素的信息在基线登记时收集。身体质量指数(BMI)计算为体重(kg)/身高(m)²，使用作为研究参与部分获得的测量值。身体活动使用国际身体活动问卷进行评估，并分为3个强度级别：低、中和高；还确定了所有活动每周的总代谢当量。咖啡摄入量被归类为每天平均消耗的咖啡杯数(无论是否含咖啡因以及每天消耗的含咖啡因咖啡的杯数)。酒精摄入量被归类为"从不"、"之前"和"活跃"，并量化为每周平均标准饮品消耗量(1标准饮品定义为8克[10毫升]酒精，按英国标准饮品)。吸烟状况被归类为"从不"、"之前"和"活跃"，并量化为包年，从基线调查中确定。

左心房MRI测量

心脏MRI在英国4个地点进行，使用统一的设备、人员培训和获取协议。这些研究作为研究协议的一部分进行，而不是出于临床指征。使用1.5-T扫描仪(MAGNETOM Aera, Syngo Platform VD13A; Siemens Healthcare, Erlangen, Germany)进行了20分钟的研究。未给予对比剂。使用先前在英国生物银行的大型子集中开发和验证的自动、质量控制的图像分析流程来确定左心房最大容积(在收缩末期测量)、左心房最小容积(在舒张末期测量)、搏出量(左心房最大-最小容积)和射血分数(搏出量/左心房最大容积)。左心房容积按体表面积进行了指数化。

结局确定

主要结局是心脏MRI后发生的新发心房颤动。通过《国际疾病分类》第九修订版(ICD-9)和第十修订版(ICD-10)代码，从门诊护理访问、住院和截至2024年9月30日的死亡登记的医疗记录中确定新发事件。心房扑动被包括作为心房颤动事件。如果适用，参与者在死亡日期被审查。

基线人口统计学和协变量确定

年龄、性别和种族/民族从基线调查中收集。种族和民族是自我认定的，分为白人、黑人、南亚人、中国人或多种族。基线合并症，包括高血压、心力衰竭、缺血性心脏病、心肌病、瓣膜性心脏病、血脂异常、糖尿病、癌症史和睡眠呼吸暂停史，从自我报告的病史、门诊记录和/或通过ICD-9或ICD-10代码记录的住院记录中确定，在登记日期之前。

统计分析

正态分布的连续变量表示为均值±标准差，并使用t检验进行比较，而具有偏斜分布的连续变量表示为中位数与四分位距，并使用Mann-Whitney U检验进行比较。分类变量使用Fisher精确检验或χ²检验进行比较。

进行了多变量线性回归分析，以调查生活方式因素与左心房指数之间的关联，调整了单变量分析中P<0.1的变量。

使用具有4个结点的限制性立方样条回归来评估连续左心房指数与心房颤动风险之间的潜在非线性关系。对于这些分析，使用每个个体左心房指数的中位数作为参考。

使用Cox比例风险回归模型生成风险比和95%置信区间，以评估预测因子(生活方式因素或左心房指数)与新发心房颤动时间之间的关系。多变量模型包括在单变量Cox分析中P值<0.1的基线特征。

为了测试左心房指数作为生活方式因素与新发心房颤动之间关系的潜在中介，我们首先只保留与个体生活方式因素(作为预测因子)和新发心房颤动风险(作为结局)在多变量调整后显著相关的左心房测量值作为潜在中介；然后，我们只保留在此队列中与新发心房颤动相关的生活方式因素。

对于保留的每对生活方式因素(预测因子)和左心房指数(潜在中介)，我们拟合了一个包括预测因子和潜在中介并调整基线特征的心房颤动风险的Cox比例风险模型，并将估计效果与仅包括预测因子的相应多变量模型进行比较。间接效应被认为是模型之间效应估计的差异。为了便于解释，我们计算并展示了由保留的生活方式因素解释的心房颤动风险的比例，该比例由保留的左心房指数介导，基于每个个体生活方式因素的多变量调整β系数的百分比差异，包括和不包括个体左心房指数在模型中。使用具有1000次重复的自举重采样估计了中介比例的95%置信区间。

统计分析使用R Studio Version 4.1.1(R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria)进行。双尾P值<0.05被认为具有统计学意义。

结果

37,701名参与者符合此分析的纳入和排除标准。基线生活方式因素问卷与MRI之间的时间中位数为8.9(四分位距，7.4-10)年。在MRI后的6.8年随访中，890(2.4%)名参与者经历了新发心房颤动。

生活方式因素与左心房指数之间的关联

根据左心房最大容积中位数分层的参与者特征如表1所示。左心房最大容积高于中位数的人年龄更大；身体质量指数更大；更常患有高血压、冠状动脉疾病和糖尿病；进行更多的身体活动强度；消耗更多的酒精，而吸烟更多的人则表现出低于中位数的左心房最大尺寸。在分布散点图中，身体质量指数、身体活动强度和酒精摄入与左心房最大和最小容积呈正相关，与左心房射血分数(EF)呈负相关(图1)。吸烟包年与左心房最大容积和左心房EF呈负相关，与左心房最小容积呈正相关。

在多变量分析中，更大的身体质量指数、更大的身体活动强度和更多的酒精消费均与更大的左心房容积和搏出量以及更低的EF显著相关(图2)。相比之下，吸烟包年与更低的左心房容积、搏出量和EF显著相关。无论是总体咖啡消费(无论是否含咖啡因)还是含咖啡因的咖啡消费都与任何左心房指数相关(图2，表S2)。

左心房指数与心房颤动之间的关联

观察到左心房最大和最小容积增加与新发心房颤动风险呈逐步剂量-反应增加。左心房EF与新发心房颤动呈反向关联。搏出量指数与新发心房颤动无显著关联。允许非线性关系的模型同样表明，无论是增加的左心房大小还是降低的左心房EF都预测新发心房颤动风险增加(图3)。在左心房搏出量指数与心房颤动风险之间观察到U形关联，特别是在极低和极高值时。

可改变的生活方式因素与新发心房颤动之间的关联

升高的身体质量指数和吸烟包年数量与心房颤动发病率呈逐步增加的独立关联。虽然酒精摄入频率在单变量分析中与新发心房颤动显著相关，但这种正向关联在多变量调整分析中减弱并失去统计学意义。无论是身体活动强度水平还是咖啡消费都与心房颤动风险增加无关。

介导分析

鉴于上述发现，只有身体质量指数和吸烟符合被测试为潜在中介所需的标准(请参阅方法)。在评估左心房指数解释的心房颤动风险比例时，在多变量模型中调整左心房最大容积减弱了身体质量指数与新发心房颤动之间的关系，统计学上解释了，或介导了，身体质量指数与新发心房颤动之间关系的25%(95%置信区间，14-41)。左心房最小容积和EF介导了身体质量指数与心房颤动之间关联的相似比例。

虽然左心房容积没有在统计学上介导吸烟与心房颤动之间的关联，但左心房EF介导了吸烟包年与心房颤动之间关联的27%(95%置信区间，7-95)。

讨论

更大的身体质量指数、更多的酒精摄入和更多的身体活动均与更大的左心房容积和更低的左心房EF相关。吸烟与更小的左心房容积和更低的左心房EF相关。咖啡摄入与任何左心房测量值均不相关。与先前报道一致，更大的左心房容积和更低的左心房EF均是新发心房颤动的独立预测因子。

由于酒精摄入、身体活动强度和咖啡摄入在当前队列中与心房颤动风险无关，因此未将左心房指数评估为与这些生活方式因素和心房颤动相关的任何连接的潜在中介。相反，更大的左心房容积和更低的心房EF在单独的中介模型中评估时，各自介导了更大的身体质量指数与新发心房颤动之间约四分之一的关联。

更大的身体质量指数一再成为心房颤动的风险因素，有强有力的证据表明，肥胖者的体重减轻可以减少心房颤动负担。然而，肥胖如何增加心房颤动风险的机制在很大程度上尚不清楚。我们发现，更大的身体质量指数与左心房容积的逐步增加和左心房EF的降低相关。虽然前者已在使用心脏超声心动图的小型回顾性队列中报告过，但身体质量指数与左心房EF之间的关联据我们所知是首次在此报告。此外，我们的介导分析提供了第一个证据，表明身体质量指数与新发心房颤动之间的关联可能部分由更大的左心房容积和更低的左心房EF解释。

吸烟表现出与其它生活方式因素不同的左心房变化模式，其特征是最大尺寸更小和EF更低。先前的研究表明，吸烟者在使用心脏计算机断层扫描测量时往往具有更小的左心房尺寸。同样，一项基于MESA(多民族动脉粥样硬化研究)登记的分析观察到吸烟包年与心脏MRI衍生的左心房容积之间存在反向关系。当前分析首次提供了将吸烟与更低的左心房EF联系起来的证据，强调了探索左心房功能参数的必要性。值得注意的是，只有更低的EF(而不是更小的左心房容积)介导了累积吸烟与心房颤动之间的关联。这一发现引发了关于吸烟特有的独特病理生理机制的问题，可能涉及尼古丁诱导的纤维化，这可能导致左心房功能受损。

身体活动与心房颤动之间的关系很复杂；通常观察到J形曲线，即参与一些身体活动的一般人群风险较低，而在男性极端耐力运动员中风险较高。值得注意的是，我们发现更多的身体活动与不利的左心房指数相关。这些来自特别大人群使用心脏MRI研究的发现与之前依赖超声心动图或计算机断层扫描的较小研究非常吻合。虽然一些先前的研究观察到左心房扩大可能解释了与剧烈活动相关的一些心房颤动风险，但我们无法在当前研究中评估介导，因为在当前队列中身体活动与心房颤动发生率之间没有统计学上显著的关联。

在当前研究中，更多的酒精消费与左心房容积的逐步扩大和左心房EF的降低相关，这两者都是心房颤动发生率的既定风险因素。虽然酒精消费与使用超声心动图测量的更大左心房直径之间的关联先前已被观察到，但当前研究使用MRI衍生的体积和功能指数验证了这些发现。这些变化可能有助于心房颤动风险，此外还有其他记录良好的左心房电生理变化。尽管在当前分析中观察到酒精消费与新发心房颤动之间存在趋势性关联，但在调整后的模型中未达到统计学意义，无法估计可归因于观察到的左心房差异的心房颤动风险比例。这种缺乏关联可能是由于将分析限制在进行MRI的参与者，这减少了样本量并可能选择了健康状况更好的个体，其心房颤动发生率较低，可能使结果偏向于无效。事实上，如Lyall等人所示，英国生物银行MRI参与者表现出"健康志愿者"偏倚，提供了证据表明仅在影像子样本中测试关联可能导致暴露-结果关系的潜在低估。因此，我们对酒精消费和心房颤动的研究结果应谨慎解释，不应推广，特别是考虑到大多数研究表明随着酒精摄入量增加，心房颤动发生率更高。

一项相关的负面发现是关于咖啡的，这是一种常见消费物质，通常与中性或更低的心房颤动风险相关。我们没有发现证据表明这种可能的保护作用与任何方向的左心房指数相关。

一些风险因素与左心房大小或EF无关，但仍与新发心房颤动相关。这表明除了左心房大小(或确实可测量的左心房特性)之外的其他因素介导了某些合并症与心房颤动之间的关系，可能与电生理变化、心房或肺静脉异位活动的倾向或左心房大小和功能无法充分捕获的纤维化有关。

重要的是承认几个局限性。心脏MRI测量仅对英国生物银行队列的一小部分可用(尽管仍允许对超过30,000名个体进行评估)，这可能导致选择偏倚。由于缺乏重复的左心房测量，我们无法评论生活方式因素与个体内左心房指数变化之间的关系。依赖诊断编码来确定心房颤动取决于医疗保健提供者文档的准确性，尽管先前对此类代码的验证已产生>90%的敏感性和特异性。虽然应捕获所有住院情况，但门诊诊断编码仅在约一半队列中可用。参与者未进行常规监测；因此，亚临床或无症状心房颤动可能被遗漏且未捕获。然而，这一局限性可能导致检测关系的效力降低，预计不会导致虚假的假阳性结果。未来纳入系统性心律监测的研究将有助于确认和扩展这些发现。

关于左心房纤维化或瘢痕的数据不可用，这可能代表一个重要的未测量因素，介导生活方式因素与新发心房颤动之间的关联。研究队列主要是白人，这可能限制这些发现在更多样化人群中的普遍性。