第一作者：Yaping Li
通讯作者：Yixin Wang， Surong Mei
通讯单位：华中科技大学同济医学院
期刊：Environmental Research
DOI:https://doi.org/10.1016/j.envres.2023.117458
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文章亮点
1.探讨了有机磷酸酯(Organic Phosphonate,OPEs)暴露与男性生殖激素､精液质量之间的关系,并评估了生殖激素在其中的中介作用｡
2.采用了多元线性回归模型和中介分析等统计方法,全面评估了OPEs代谢物与生殖激素和精液质量的关联｡
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研究背景
随着多溴联苯醚(Polybrominated Diphenyl Ethers,PBDEs)的逐步淘汰,OPEs作为阻燃剂的替代品在全球范围内得到广泛使用｡OPEs在多种消费品和工业产品中都有应用,人类通过皮肤接触､吸入和食物摄入等多种途径广泛暴露于OPEs｡先前的研究表明,OPEs代谢物与精液质量参数呈负相关,但OPEs影响精液质量的具体机制尚不清楚｡本研究旨在探索生殖激素是否在OPEs暴露和精液质量之间起到中介作用｡
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研究方法
本研究对象选自武汉同济医院生殖中心的491名男性,在临床随访期间从每位参与者获得尿样,在尿样中测定了16种OPEs代谢物,检测结果显示了9种检出率>10%的OPEs代谢物包括(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯[Bis(1,3-dichloro-2-propyl)phosphate,BDCIPP]､1-羟基-2-丙基双(1-氯-2-丙基)磷酸酯[1-hydroxy-2-propyl bis(1-chloro-2-propyl)phosphate,BCIPHIPP]､磷酸三(2-乙基氯)酯[tris(2-chloroethyl)phosphate,TCEP]､磷酸二丁酯[Dibutyl Phosphate,DBP]､4-羟基苯基-二苯基磷酸酯[tris(2-chloroethyl)phosphate,TCEP]､二苯基磷酸酯[Diphenyl Phosphate,DPHP]､磷酸二邻甲酚酯[Bis(2-methylphenyl)hydroxypropyl phosphate,DoCP]､磷酸二丙酯[dipropyl phosphate,DpCP]和磷酸二(2-丁氧基乙基)磷酸酯[Bis(2-butoxyethyl) phosphate,BBOEP]｡同时从研究参与者的肘静脉获得单个血液样品进行离心,回收血清样品后使用商业检测试剂盒通过直接化学发光测定法测量雌二醇(Estradiol,E2)､卵泡刺激素(Follicle-Stimulating Hormone,FSH)､黄体生成素(Luteinizing Hormone,LH)､性激素结合球蛋白(Sex Hormone Binding Globulin,SHBG)和总睾酮(Total Testosterone,TT)的血清水平｡通过计算总T与SHBG的摩尔比得出游离雄激素指数(Free Androgen Index,FAI)｡使用总T和SHBG的浓度评估游离睾酮(Free Testosterone,FT),固定白蛋白水平为43.8 g/L,并计算总T与LH(总T/LH)以评估芳香酶的相对活性｡根据世界卫生组织(WHO)制定的指南分析精液质量参数,包括精子浓度(百万/mL)､精子总数(百万)､进行性活力(%)和总活力(%)标准,使用血细胞比容测定精子浓度,精子总数等于精液体积和精子浓度的乘积,精子活力由计算机化系统结合显微镜自动计算｡
在数据分析阶段,采用描述性统计分析基本人口学特征､精液质量常规参数､以及尿PAHs代谢物分布;多元线性回归模型分析OPEs代谢物和生殖激素之间的关系｡将OPEs代谢物定量为T1､T2､T3的分类(三分位数)变量｡根据上述三分位数中尿OPEs代谢物浓度中位数的线性回归模型确定了三分位数之间的趋势;多元线性回归分析以估计生殖激素和精液质量参数之间的关系;逻辑回归分析以评估精子质量参数低于参考值的比值比(Odds Ratio,OR)与OPEs代谢物或生殖激素浓度的关系;多变量模型根据肌酐(连续)､年龄(连续)､BMI(连续)､教育程度(<高中或≥高中)､吸烟习惯(从不､以前或现在吸烟)､酒精使用(是或否)､家庭收入(每月<3000､3000-6000或>6000元人民币)和是否有过孩子(是或否)进行了协变量的调整,中介分析以确定生殖激素是否在OPEs和精液质量之间的关系中充当潜在的中介;剔除肌酐这一协变量后进行敏感性分析,以证实模型的稳健性｡
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研究结果
表1 研究对象的基本特征
由表1可知,本研究一共包括491名男性,平均年龄和BMI分别为32.4(±5.2)岁和23.2(±3.1)kg/m2｡大多数男性至少受过高中教育(62.3%),报告月收入>3000元(57.0%)｡大约一半的参与者是当前吸烟者(48.1%)和饮酒者(42.2%)｡本研究人群和整个研究人群之间的任何人口统计学变量均无统计学显著差异(所有p值>0.05)｡
表2 研究参与者(n=491)中尿OPEs代谢物浓度､生殖激素和精液质量参数的分布
由表2可知,6OPEs代谢物的检出率>50%,并纳入后续统计分析｡这些代谢物包括BDCIPP(74.9%)､BCIPHIPP(85.1%)､TCEP(55.4%)､DPHP(99.1%)､DoCP&DpCP(99.6%)､BBOEP(68.6%)､DoCP和DpCP的几何平均(Geometric Mean,GM)最高浓度是(0.90ng/mL)､DPHP(0.88ng/mL)､BCIPHIPP(0.37ng/mL)､TCEP(0.23ng/mL)､BDCIPP(0.15ng/ml)和BBOEP(0.06ng/mL)｡E2､FSH､LH､SHBG､总T､FT､FAI和总T/LH的中位血清浓度分别为34.02pg/mL､4.37mIU/mL､3.93mIU/mL､31.30 nmol/L､386.33ng/dL､7.87ng/dL､43.95和3.53｡精子浓度､精子计数､精子总活力和进行性活力的中位数分别为4286万/mL､12156万､39.19%和46.47%。
图1 显示了基于线性回归模型的与OPEs代谢物相关的生殖激素的百分比变化
由图1可知,与第一分位数的受试者相比,第三分位数的受试者DPHP和BDCIPP在血清E2中分别降低6.34%(95%CI:-12.21%,-0.07%)和6.73%(95%CI:-12.68%,-0.38%)｡与第一分位数的受试者相比,BCIPHIPP的第三分位数的受试者的总T[15.35%(95%CI:-8.15%,-0.32%)]和SHBG[10.54%(95%CI:-19.28%,-0.86%)]降低｡与第一分位数的受试者相比,DPHP&DoCP和DpCP第三分位数的受试者血清FSH分别增加了12.89%(95%CI:0.89%,26.32%)和14.26%(95%CI:1.05%,29.19%)｡根据线性回归分析,肌酐调整后的OPEs代谢物尿浓度与生殖激素之间的关系基本保持不变｡
图2 基于线性回归模型的与生殖激素相关的精液质量参数相关的百分比变化(95%CI)
由图2可知,在较正潜在混杂因素后,本研究显示血清FSH与精子浓度､精子总数､进行性活力和精子总活力之间呈负相关｡与FSH第一分位数的男性相比,第三分位数的男性精子浓度､精子计数､进行性活力和精子总活力27.23(95%CI:-38.70%,-13.84%)､27.17(95%CI:-40.26%,-11.21%)､16.87(95%CI:-28.12%,-3.86%)､18.27(95%CI:-29.43%,-5.34%)(所有p<0.05)｡本研究显示LH与精液质量参数之间呈正相关,与第一分位数的受试者相比,总T/LH第三分位数的受试者表现出增加的进行性运动[25.39%(95%CI:5.97%,48.36%)]总运动[19.74%(95%CI:2.41%,37.02%)]。
图3 中介效应研究生殖激素是否介导OPEs暴露和精子总数之间的关系
由图3可知,在控制了各种混杂因素和生殖激素后,本研究显示尿DPHP和DoCP&DoCP浓度与精子总数之间的负相关(图S2)。与第一分位数的男性相比,DPHP和DoCP&DoCP最高的男性精子总数较低,分别为19.50%(95%CI:-33.49%,-2.58%)和19.98%(95%CI:-33.80%,-3.28%)。鉴于OPEs(暴露)、生殖激素(介质)和精液质量(结果)之间的关系,本研究进行了中介分析,以探索尿OPEs代谢物对精液质量的中介作用,由生殖激素水平的变化介导(图3)。结果表明,FSH在DPHP与精子总数减少的关系中具有中介作用,介导效应约占13.7%。本研究并未显示尿DoCP&DpCP通过FSH对精子总数的显著间接影响(β=0.008,95%CI:-0.028,-0.006)。
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研究结论
研究显示尿中OPEs代谢物的浓度与男性生殖激素水平之间存在关联｡特别是DPHP与FSH的水平呈正相关,而FSH水平的升高与精子总数的降低有关｡
研究发现DPHP与精子总数呈负相关,表明DPHP可能通过影响生殖激素水平来损害精液质量｡
中介分析进一步表明FSH在DPHP与精子总数降低的关系中具有中介作用,介导效应约占13.7%。
