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基础医学研究所许群团队首次系统性揭示真实世界下重金属复合暴露对中老年人群炎症通路的影响

2022年4月9日,中国医学科学院基础医学研究所许群团队在环境保护领域主流杂志Environment International上发表题为“Do urinary metals associate with the homeostasis of inflammatory mediators? Results from the perspective of inflammatory signaling in middle-aged and older adults”的论文,首次揭示真实世界下重金属复合暴露对中老年人群炎症通路的影响。

重金属和类金属是自然界中广泛且持久存在的物质,可以通过吸入、摄入或皮肤吸收进入人体。铅、镉和砷等金属污染物由于其毒理学特性和对人类健康的潜在有害影响,引起了广泛的关注。研究已表明多种金属暴露可能与高血压、糖稳态失调及血脂异常有关。此外,炎症因子如白介素、超敏C反应蛋白和补体C3等,已被证明参与上述疾病的致病通路。然而,重金属暴露对机体炎症通路的影响研究证据不足。此外,在真实世界暴露场景下,人体同时暴露于多种金属元素,而现有研究仅关注单一金属的健康效应。因此,在真实世界暴露场景下,重金属复合暴露是否会对机体炎症通路产生影响,其单一和复合效应如何还未知。

本研究采用重复测量研究设计,于2016年11月至2018年1月,在北京5个社区中招募符合标准的中老年人并进行了4次随访(见图1),以捕获金属元素内负荷和炎症因子的时间变异性。测定了研究对象尿液中的10种必需和非必需的金属元素(铜、铬、硒、锌、铝、砷、钡、镉、铯和铅)。同时测定了血清中6类14种反应炎症稳态的炎症因子(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、肿瘤坏死因子-α、γ干扰素、内皮素-1、补体C3、超敏C反应蛋白、细胞间粘附分子和血管细胞粘附分子)。本研究创新性的采用了线性混合模型(linear mixed model)、最小绝对收缩选择算子正则化线性混合模型(LMM with least absolute shrinkage and selection operator regularization)以及贝叶斯核机器回归(Bayesian kernel machine regression)来探索尿金属复合暴露对炎症因子的影响,并评估结果的稳定性。


1. 研究设计及数据信息

研究结果表明,铬、铯、铜和硒金属暴露会对机体的炎症稳态因子产生影响。此外,铜元素与其他多种金属对炎症因子的效应均存在着交互作用(见图2)。

本研究首次在真实世界暴露场景下评估多种重金属元素复合暴露对炎症因子的影响,有助于加深对重金属复合暴露所致慢性疾病的潜在病理生理学机制的理解,为国家生态环境部环境重金属监测、管控、治理政策的制定提供科学依据。


2. 研究结果摘要图

本研究获得中国医学科学院医学与健康科技创新工程(2017-I2M-1-009)、中华人民共和国生态环境部的中国典型地区空气污染与健康影响前瞻性队列研究(C-PAT)(MEE-EH-20190802)、中央高校基本科研业务费专项资金(3332019147)、北京协和医学院研究生创新基金(2019-1004-02)、中华医学基金会(15-230)等项目的资助。基础医学研究所许群教授为本文的独立通讯作者,博士研究生李昂和梅亚园为本文的共同第一作者。


文章链接:

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