供稿：胡秋霜，武汉大学
校稿：史路菲，武汉大学
推送：史路菲，武汉大学
今天给大家分享的文献发表在Nature Communications上，标题为An exposome atlas of serum reveals the risk of chronic diseases in the Chinese population，通讯作者是中国科学院大连化学物理研究所的许国旺研究员和刘心昱研究员以及华中科技大学公共卫生学院的梅素荣教授。
不良环境暴露是慢性病的主要原因，慢性病是全球健康面临的主要挑战，但关于实际化学品暴露和相关风险的研究有限。本研究收集了5696名健康人群和患者的血清样本，包括12种慢性病患者，利用气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）和液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）检测环境污染物，针对高频暴露的污染物，作者构建了单一和多重暴露的模型，并分析其与慢性病的关联。
1 研究设计
首先，作者通过GC-MS/MS和LC-MS/MS对血清暴露组进行了综合表征，包括267种污染物，其中74种高频暴露（图1a）。其次，基于流行病学信息分层分析暴露特征，确定分层人群血清污染物的残留水平（图1b）。最后，结合单一和多重暴露模型，确定暴露与慢性病风险之间的关联，以确定有慢性病风险的化学污染物（图1c）。
图1 研究设计
2 流行病学因素对血清暴露的影响
作者使用Spearman相关分析，评估了9种流行病学信息对污染物暴露水平的影响。结果显示，区域是影响血清暴露水平的主要因素，解释了15.6%的暴露方差（图2a），年龄是影响血清暴露的第二个重要因素（图2a）。受区域因素影响最大的污染物是全氟烷基物质（PFASs）（图2b）。主成分分析显示，不同地区和年龄人群的样本之间存在显著的分离趋势（图2c、2d）。此外，PFASs之间的相关性最强，其次是有机氯农药（OCPs）（图2e），这表明同一类的化学品可能有类似的污染源。
图2 流行病学因素对暴露的影响
3 不同流行病学特征下的血清暴露水平
污染物暴露水平最高的地区为上海，达175 ng/mL以上，其次是浙江和江苏。污染物浓度最低的是人口较少、工业较少的陕西和贵州。与内陆省份相比，东部沿海地区暴露水平显著升高（图3a），主要体现在药物和PFASs（图3b）。70岁以上人群体内的b-六氯化苯（b-HCH）和2, 2-双（4-氯苯基）-1,1-二氯乙烯（p, p'-DDE）的暴露浓度最高，PFASs的暴露水平在50岁后迅速增加。相反，一些污染物的浓度随着年龄的增长而下降，10岁以下儿童的血清中环己酸和乙酰磺胺的残留水平最高（图3c-3e）。多环芳烃（PAHs）、OCPs和多氯联苯（PCBs）的浓度随教育和收入水平的增加而增加（图3f-3h）。女性中发现的OCPs水平明显高于男性，而PFASs和邻苯二甲酸盐（PAEs）水平明显低于男性（图3i）。饮酒者的血清污染物浓度显著高于不饮酒者，尤其是PFHpS和PFOS（图3j）。
图3 不同流行病学特征的分层分析
4 与单一暴露有关的慢性病风险分析
接着，作者评估了污染物单一暴露与疾病和健康指标的关联，发现OCPs和PCBs与高血压、糖尿病、代谢综合征和肥胖的风险增加有关。PFASs与高脂血症、代谢综合征、糖尿病和高尿酸血症的风险增加相关（图4）。与高脂血症显著相关的化合物数量最多（图4a-4d），其次是代谢综合征（图4e）。所有化合物对高尿酸血症的风险均有显著影响（图4h）。在所有慢性病结局中，高血压及相关疾病与污染物的风险关系最弱（图4j-4l）。
图4 暴露于慢性病的优势比
此外，作者还发现有13种化合物与5种以上的疾病有显著关联，主要为OCPs、PFASs及PCBs，提示这些化合物与多种慢性病的非特异性关联（图5a）。与中年人相比，老年组暴露于高脂血症的风险更大，危险因素主要为PFASs和OCPs，在老年组中，PFASs和OCPs对代谢综合征的暴露风险也更大（图5b）。在高脂血症暴露风险方面，没有发现明显的性别差异，但几乎所有男性的代谢综合征风险都增加（图5c）。
图5 单次接触慢性病的风险
5 与多重暴露有关的慢性病风险分析
最后，作者利用加权分位数和回归（WQS）、分位数g计算（qg-comp）和贝叶斯核机回归（BKMR）三种多暴露模型探讨了混合暴露与每种疾病结局的关联。结果显示，高频暴露的混合物对高尿酸血症、高脂血症和代谢综合征有不良影响（图6）。这3种多暴露模型中重叠的化学品被认为是优先风险化学品，包括OCPs、PFASs、PAEs和其他农药（图6d-6i）。根据单暴露模型，有几种优先风险化学品没有显著风险（图6d-6f），表明多暴露模型在识别风险污染物方面比其他模型更敏感，可作为单一露风险分析的补充。最后，作者分析了重叠的优先风险化合物，它们与慢性病风险呈单调递增的非线性关联（图6g-6i）。
图6 混合暴露风险及关键暴露与相关慢性病的剂量-效应关系
综上所述，本研究通过GC-MS/MS和LC-MS/MS完成了267种污染物的血清生物监测。结果发现：（1）区域是影响人体暴露水平的最关键因素，其次是年龄。（2）OCPs和PFASs与多种慢性病有关。（3）多暴露模型揭示了暴露对高脂血症、代谢综合征和高尿酸血症的显著风险效应。总的来说，本研究提供了一个全面的人类血清暴露图谱和疾病风险信息，可以指导后续环境暴露与人类健康之间深入的因果关系研究。
文章编号：457
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-46595-z
原文引用：
Lei You#, Jing Kou#, Mengdie Wang#, Guoqin Ji#, Xiang Li, Chang Su, Fujian Zheng, Mingye Zhang, Yuting Wang, Tiantian Chen, Ting Li, Lina Zhou, Xianzhe Shi, Chunxia Zhao, Xinyu Liu*, Surong Mei*, Guowang Xu*. An exposome atlas of serum reveals the risk of chronic diseases in the Chinese population. Nat. Commun., 2024, 15(1): 2268.（#为共同第一作者）
