北京大学JAMA Network Open | 环境有毒物质暴露与抑郁症状的关联研究

文摘   2024-07-10 19:59   广东  

文章信息

第一作者:郭剑辉

通讯作者:李晶
通讯单位:北京大学

https://doi.org/10.1001/jamanetworkopen.2024.20259

研究背景

抑郁症是世界卫生组织精神健康差距行动计划涵盖的重点疾病之一。据估计,全球至少有3.8%的人口受到抑郁症的影响。国际社会已投入了一致的努力来改善心理健康,但尚未取得令人满意的成果。因此,确定抑郁症的可改变风险因素至关重要。

精神疾病具有复杂、多方面且相互关联的环境病因。随着环境污染的加剧,许多污染物可能会影响人类疾病。暴露组学研究提供了一个科学框架,揭示了接触各种风险因素的生物学后果,从而避免了与选择性报告和共同暴露混淆相关的问题。迄今为止,暴露组学研究已经揭示了多种行为风险因素和社会因素与抑郁症的关联,而探索环境毒物与抑郁症关联的暴露组研究仍然有限。

先前的研究已经发现炎症通路的激活是抑郁症发病机制中的关键机制之一,并揭示了一些与抑郁症相关的炎症生物标志物,包括总白细胞、C反应蛋白等。然而,在解决多变量中介方面存在巨大的知识空白,这不仅涉及高维介质因子,还涉及具有固有协方差和分组结构的多种毒物。因此,需要一个高维中介分析框架来探索涉及多个暴露类别和内源性生物标志物介质组的混合介质环境。

基于无假设方法,本研究利用调查数据基于暴露组学的研究方法全面探讨环境毒物暴露与抑郁症状之间的关联,为政策驱动的暴露减少和抑郁症预防干预提供理论基础。此外,还利用中介分析框架来探讨全身炎症的中介功能。

研究方法

1 研究对象

本研究的研究对象来自于NHANES,包含2013-2014年和2015-2016年两次调查的数据,共纳入了3427名18岁及以上的研究对象,采用PHQ-9调查研究对象的抑郁症状,5分及以上被认为有抑郁症状。

2 暴露评估

本研究总共纳入13类89种环境有毒物质,包括丙烯酰胺、环氧乙烷、芳香胺、杂环芳香胺、金属、尼古丁代谢物、多环芳烃、挥发性有机物等。在考虑了缺失数据和环境有毒物质的检出限后,共有10类62种环境毒物被纳入到主要分析中。我们将污染物的暴露水平进行正态转换或者二分类转换。

3 数据分析

本研究使用两种方法对暴露组进行了统计分析,包括独立考虑每种环境毒物影响的全暴露组关联研究(ExWAS)和同时考虑所有环境毒物的缺失/替代/添加(DSA)算法。我们进行了敏感性分析,包括(1)根据PHQ-9量表的不同截断值(≥10分和≥15分)进行了敏感性分析;(2)排除了存在缺失值的数据进行ExWAS分析;(3)未排除存在1/3及以上种环境有毒物质的存在缺失值的研究对象。

本研究还建立了一个中介分析框架以综合评估全身炎症在环境有毒物质与抑郁症状的关联中发挥的中介作用,其包括两种方法。一种是成对的中介分析,并进行方向的中介分析,以确定潜在的因果关系。另一种方法是利用暴露纬度缩减后进行成对中介分析。

研究结果

在这项研究中,总共纳入3427名研究对象,其中49.4%参与者为男性,21.7%的参与者年龄超过65岁。在2013-2014年调查的人群中24.3%的参与者有抑郁症状,在2015-2016年调查的人群中,24.6%的参与者有抑郁症状。

ExWAS分析结果显示(Figure 1),在调整潜在的混杂因素后,共有6类27种环境有毒物质与抑郁症状存在关联。这6类包括丙烯酰胺、环氧乙烷、金属、尼古丁代谢物、多环芳烃和挥发性有机物代谢物,在所有的有毒物质中,N-Acetyl-S-(2-hydroxy-3-butenyl)-L-cysteine(MHBMA2,一种VOCs的代谢物)与抑郁症状关联最强。DSA算法的结果显示,TNE-2和N-Acetyl-S-(2-carboxyethyl)-L-cysteine(CEMA,一种VOC代谢物)与抑郁症存在关联。

Figure 1. Adjusted association between environmental toxicants (62 exposures) and depressive symptoms in 3427 adults (ExWAS analysis).

亚组分析结果显示(Figure 2),在男性组和年龄<65岁组,发现更多种类的环境有毒物质与抑郁症存在关联,这提示年轻人和男性可能对环境有毒物质更加易感。

Figure 2. Adjusted association between environmental toxicants (62 exposures) and depressive symptoms in 3427 adults (ExWAS analysis) stratified by age and sex.

我们使用中介分析框架探讨全身炎症在环境有毒物质暴露与抑郁症关联中发挥的作用,结果显示,白细胞介导了5%-19%的环境有毒物质暴露与抑郁症状的关联。反向中介分析发现可能不存在反向的中介关系。此外,我们还探讨了总白细胞在暴露类别评分与抑郁症关联的中介作用,结果提示炎症介质在4类环境有毒物质(尼古丁代谢物、VOC代谢物、多环芳烃和金属)与抑郁症状的关联中发挥中介作用。两种方法均发现了系统炎症的中介作用,也增加本研究结果的可靠性。

Figure 3. Mediation of association between environmental toxicants and depressive symptoms by inflammation biomarkers.

综上所述,这项研究总共发现了27种环境有毒物质与抑郁症状存在关联,尤其是尼古丁(TNE-2)和VOC(MHBMA2)代谢物。其外,不同人群对环境有毒物质的易感性不同,男性和年龄<65岁的人群可能会更加易感。系统炎症可能介导了多种环境有毒物质与抑郁症状的关联。这项研究强调了预防和控制重要环境毒物暴露的重要性,从而为预防和治疗抑郁症提供了新的思路。

作者介绍

李晶,理学博士,北京大学公共卫生学院儿童青少年卫生研究所助理教授、副研究员,博士生导师。主要从事大气二次污染成因与控制,大气污染、气候变化与儿童健康影响研究。近年来发表SCI收录论文60余篇,H指数为24。以第一作者/通讯作者在The InnovationEnvironmental Science & TechnologyJHMJAMA Network OpenEnvironment International等期刊发表SCI收录论文30余篇。人选中国科协青年人才托举工程,主持国家重点研发计划重点专项课题、国家自然科学基青年科学基金项目等。课题组长期招聘博士后、科研助理,欢迎联系

通讯邮箱jing.li@hsc.pku.edu.cn

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