基礎醫學(xué)研究所許群團隊首次系統性揭示真實(shí)世界下重金屬復合暴露對中老年人群炎癥通路的影響

2022年4月9日，中國醫學(xué)科學(xué)院基礎醫學(xué)研究所許群團隊在環(huán)境保護領(lǐng)域主流雜志Environment International上發(fā)表題為“Do urinary metals associate with the homeostasis of inflammatory mediators? Results from the perspective of inflammatory signaling in middle-aged and older adults”的論文，首次揭示真實(shí)世界下重金屬復合暴露對中老年人群炎癥通路的影響。

重金屬和類(lèi)金屬是自然界中廣泛且持久存在的物質(zhì)，可以通過(guò)吸入、攝入或皮膚吸收進(jìn)入人體。鉛、鎘和砷等金屬污染物由于其毒理學(xué)特性和對人類(lèi)健康的潛在有害影響，引起了廣泛的關(guān)注。研究已表明多種金屬暴露可能與高血壓、糖穩態(tài)失調及血脂異常有關(guān)。此外，炎癥因子如白介素、超敏C反應蛋白和補體C3等，已被證明參與上述疾病的致病通路。然而，重金屬暴露對機體炎癥通路的影響研究證據不足。此外，在真實(shí)世界暴露場(chǎng)景下，人體同時(shí)暴露于多種金屬元素，而現有研究?jì)H關(guān)注單一金屬的健康效應。因此，在真實(shí)世界暴露場(chǎng)景下，重金屬復合暴露是否會(huì )對機體炎癥通路產(chǎn)生影響，其單一和復合效應如何還未知。

本研究采用重復測量研究設計，于2016年11月至2018年1月，在北京5個(gè)社區中招募符合標準的中老年人并進(jìn)行了4次隨訪(fǎng)（見(jiàn)圖1），以捕獲金屬元素內負荷和炎癥因子的時(shí)間變異性。測定了研究對象尿液中的10種必需和非必需的金屬元素（銅、鉻、硒、鋅、鋁、砷、鋇、鎘、銫和鉛）。同時(shí)測定了血清中6類(lèi)14種反應炎癥穩態(tài)的炎癥因子(白介素1β、白介素2、白介素6、白介素8、白介素10、白介素13、白介素17A、腫瘤壞死因子-α、γ干擾素、內皮素-1、補體C3、超敏C反應蛋白、細胞間粘附分子和血管細胞粘附分子）。本研究創(chuàng )新性的采用了線(xiàn)性混合模型（linear mixed model）、最小絕對收縮選擇算子正則化線(xiàn)性混合模型（LMM with least absolute shrinkage and selection operator regularization）以及貝葉斯核機器回歸（Bayesian kernel machine regression）來(lái)探索尿金屬復合暴露對炎癥因子的影響，并評估結果的穩定性。

圖1. 研究設計及數據信息

研究結果表明，鉻、銫、銅和硒金屬暴露會(huì )對機體的炎癥穩態(tài)因子產(chǎn)生影響。此外，銅元素與其他多種金屬對炎癥因子的效應均存在著(zhù)交互作用（見(jiàn)圖2）。

本研究首次在真實(shí)世界暴露場(chǎng)景下評估多種重金屬元素復合暴露對炎癥因子的影響，有助于加深對重金屬復合暴露所致慢性疾病的潛在病理生理學(xué)機制的理解，為國家生態(tài)環(huán)境部環(huán)境重金屬監測、管控、治理政策的制定提供科學(xué)依據。

圖2. 研究結果摘要圖

本研究獲得中國醫學(xué)科學(xué)院醫學(xué)與健康科技創(chuàng )新工程（2017-I2M-1-009）、中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部的中國典型地區空氣污染與健康影響前瞻性隊列研究（C-PAT）（MEE-EH-20190802）、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專(zhuān)項資金（3332019147）、北京協(xié)和醫學(xué)院研究生創(chuàng )新基金（2019-1004-02）、中華醫學(xué)基金會(huì )（15-230）等項目的資助。基礎醫學(xué)研究所許群教授為本文的獨立通訊作者，博士研究生李昂和梅亞園為本文的共同第一作者。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412022001635?via%3Dihub