镉暴露与血糖异常人群死亡率关联：基于NHANES数据的剂量反应与交互作用分析

本研究基于NHANES大数据，探讨了镉（Cd）暴露对血糖异常（包括糖尿病和糖尿病前期）人群全因及病因特异性死亡风险的影响。研究发现高浓度Cd显著增加死亡风险，尤其在糖尿病前期人群中存在0.62?μg/L的阈值效应，且与高血压存在协同作用。结果为重金属污染防控和高风险人群精准干预提供了重要证据。

　　

在全球范围内，糖尿病（DM）和糖尿病前期（pre-DM）已成为严峻的公共卫生问题。据国际糖尿病联盟（IDF）统计，全球约有5.37亿成年人患有糖尿病，预计到2045年将攀升至7.83亿。更令人担忧的是，全球9.1%的人口处于糖耐量异常状态，5.8%存在空腹血糖受损。这些血糖异常状态不仅显著增加心血管疾病、肾病和视网膜病变的风险，还与更高的全因和病因特异性死亡率密切相关。

尽管血糖控制是糖尿病管理的核心，环境因素——尤其是重金属暴露——在糖尿病及其并发症的发生发展中扮演着关键角色。铅（Pb）和镉（Cd）作为广泛存在的环境有毒物质，主要通过污染的食物、水和空气进入人体。研究表明，Pb和Cd暴露可能诱发胰岛素抵抗、β细胞功能障碍和慢性炎症，从而加剧血糖异常。此外，Cd还被认为与心血管疾病和癌症死亡率增加相关。

然而，目前关于Cd暴露与血糖异常人群死亡率关系的研究仍存在空白。既往研究多关注Cd与糖尿病的关联，而对糖尿病前期人群的关注不足；同时，Cd暴露与死亡率之间的剂量反应关系和潜在交互作用尚未明确。为了解决这些问题，研究人员利用美国国家健康与营养调查（NHANES）1999-2018年的数据，开展了一项大规模研究，相关成果发表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》上。

研究人员采用了多项关键技术方法开展本研究。他们利用NHANES数据库的全国代表性样本，共纳入11,836名血糖异常参与者。通过电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）精确测量血清Pb和Cd浓度。死亡率数据来自国家卫生统计中心（NCHS）的关联死亡档案，使用国际疾病分类第十版（ICD-10）编码确定死因。采用多变量加权Cox比例风险模型评估关联性，使用限制性立方样条（RCS）分析剂量反应关系，并通过分段Cox模型识别阈值效应。此外，还通过乘性交互作用模型探讨了Cd与其他风险因素的协同效应。

研究结果揭示了重要发现。在参与者特征方面，研究发现死亡组参与者平均年龄显著高于存活组（68.00±0.35岁 vs 49.65±0.26岁），且死亡组中男性比例更高（58.85% vs 53.26%）。死亡组的收缩压、HbA_1c、空腹血糖、甘油三酯和尿酸水平均显著较高，血清Pb和Cd浓度也明显更高。

在Pb和Cd浓度与死亡率关联方面，经过多变量调整后，Pb浓度与全因、心血管疾病（CVD）和癌症死亡率均无显著关联。然而，Cd浓度显示与全因死亡率风险显著相关（Q4 vs Q1：HR=1.55，95%CI：1.26-1.91），CVD死亡率风险也显著增加（Q4 vs Q1：HR=1.58，95%CI：1.12-2.21）。剂量反应分析显示，Cd与全因死亡率存在非线性关系（P_非线性=0.011），而与CVD死亡率（P_非线性=0.224）和癌症死亡率（P_非线性=0.341）存在线性关系。

在糖尿病前期人群中的分析尤为值得关注。研究发现Cd浓度显著增加pre-DM人群的全因死亡率风险（HR=1.50，95%CI：1.09-2.06）和CVD死亡率风险（HR=2.40，95%CI：1.22-4.74）。与DM参与者相比，Cd对pre-DM参与者的风险增加更为显著（交互作用P<0.05）。研究人员还识别出0.62μg/L的阈值浓度，超过此浓度时pre-DM人群的全因死亡率风险显著上升。

交互作用分析揭示了重要现象。Cd浓度与年龄、高血压之间存在显著的协同交互作用。与Cd正常浓度且年龄<60岁者相比，高Cd浓度且年龄≥60岁者的全因死亡率风险显著增加（HR=21.41，95%CI：17.22-26.63）。同样，高Cd浓度合并高血压者的全因死亡率风险也明显升高（HR=6.46，95%CI：5.44-7.65）。Cd与高血压在增加pre-DM人群全因死亡率风险方面存在显著交互作用（P_交互=0.047）。

敏感性分析支持了主要发现的稳健性。排除极端Cd浓度值（均值±2SD）或基线癌症患者后，Cd最高四分位数与死亡率之间的关联仍然显著，表明研究结果具有可靠性。

研究结论与讨论部分强调了本研究的理论与实践意义。研究表明，Cd暴露（而非Pb）显著增加血糖异常人群的全因、CVD和癌症死亡风险，且在pre-DM人群中这种关联更为明显。剂量反应关系分析识别出0.62μg/L的阈值浓度，为临床监测和公共卫生干预提供了具体参考。Cd暴露与高龄、高血压之间的协同交互作用进一步揭示了复杂的环境-代谢交互机制。

从机制角度看，Cd毒性可能通过诱导氧化应激、线粒体功能障碍和慢性炎症等途径发挥作用。这些机制在代谢脆弱人群中尤为相关，因为葡萄糖代谢已经受损。Cd暴露已被证明会干扰胰岛素信号通路和β细胞功能，可能加剧从pre-DM向DM的进展并恶化糖尿病并发症。

研究的公共卫生意义重大。结果表明，在高风险人群（特别是pre-DM人群）中实施Cd和其他有毒重金属的常规监测至关重要。此外，结果强调了在重金属职业暴露人群中严格控制血糖和血压的重要性，这可能是降低死亡负担和残疾调整生命年（DALYs）的有效策略。

未来研究应着重阐明这些关联的潜在生物学机制，并针对高风险个体开发量身定制的预防策略。同时，需要进一步探索Cd与其他环境污染物、遗传因素和生活方式因素的复杂交互作用，以更全面地理解环境因素对代谢健康的影响。

该研究由陆勇斌等人完成，作者团队来自国内多个研究机构，研究得到了中国博士后科学基金会、国家自然科学基金委员会、中央高校基本科研业务费等多个项目的资助，体现了国内研究团队在环境健康与代谢疾病交叉领域的研究实力。