产前接触全氟烷基物质可预测5岁儿童的多模态大脑结构和功能结果：一项出生队列研究

《The Lancet Planetary Health》：Prenatal exposure to perfluoroalkyl substances predicts multimodal brain structural and functional outcomes in children aged 5 years: a birth cohort study

本研究通过芬兰FinnBrain队列研究，发现孕期全氟烷基物质（PFAS）暴露与5岁儿童脑结构及功能连接显著相关。主要发现PFNA和线性PFOA与 corpus callosum完整性相关（R2=0.13-0.14），PFHxS和线性PFOS与枕叶皮质体积相关（R2=0.12-0.14），PFHxS还影响下丘脑微结构（R2=0.10）。功能连接分析显示PFAS改变右侧前中央回和双侧内嗅皮层功能连接。性别未影响结果，但PFAS化学结构差异导致不同脑区效应。该研究首次系统揭示PFAS对儿童脑发育的多模态影响，证实低浓度PFAS即可通过血脑屏障干扰神经发育，为环境污染物防控提供依据。

　　PFAS（全氟烷基和全氟烷基物质）是一类广泛存在于环境中的持久性有机污染物。它们因其特殊的化学结构和稳定性而被广泛用于工业和消费品中，例如防水、防油材料以及某些食品包装。然而，随着研究的深入，PFAS对人类健康的影响逐渐受到关注，尤其是在胎儿和儿童的神经发育方面。这些物质能够通过胎盘屏障进入胎儿体内，并且在出生后仍能通过母乳或环境暴露持续影响儿童。本研究旨在探讨母体在孕期暴露于不同类型的PFAS与儿童脑结构和功能之间的关系，特别是对那些在典型发育轨迹中未出现神经发育障碍的儿童。

### 研究背景

PFAS因其高度的化学稳定性，被广泛用于工业制造和消费品中。然而，这种稳定性也意味着它们在环境中难以降解，并且在人体内可以长期累积。近年来，多项研究表明PFAS可能与儿童的神经发育障碍有关，例如自闭症谱系障碍（ASD）和其他行为和认知问题。尽管这些研究提供了重要的线索，但它们往往局限于特定的PFAS种类，并且对脑结构和功能的评估通常不够全面。此外，这些研究的样本量较小，且统计方法可能不足以揭示复杂的脑结构变化。因此，本研究旨在通过一种全面的方法，评估母体PFAS暴露与儿童脑结构和功能之间的关系，特别是在脑结构的多个方面和不同PFAS种类之间的潜在差异。

### 研究方法

本研究是基于FinnBrain出生队列研究的辅助分析，该研究在芬兰图尔库的三个诊所中招募了孕期第一 trimester 的母亲，并在孕期第24周采集了母体血清样本进行PFAS分析。随后，儿童在5岁时接受了结构、扩散加权和功能性磁共振成像（MRI）评估，以测量脑结构和功能。研究使用了多种MRI技术，包括T1加权成像、扩散张量成像（DTI）和功能性MRI（fMRI），以获取全面的脑组织参数。为了更全面地分析PFAS与脑结构之间的关系，研究者采用了一种称为“独立成分分析”（ICA）的方法，将脑组织参数整合为十个独立的脑结构成分。此外，研究还使用了弹性网络回归和多重线性回归分析，以排除其他可能的混杂因素，并确保统计结果的可靠性。

### 研究结果

研究涉及51对母子，其中母体PFAS浓度和儿童MRI数据均可用。研究发现，某些PFAS种类与儿童的脑结构和功能存在显著关联。例如，母体的PFNA（全氟壬酸）和线性PFOA（全氟辛酸）与脑结构中的一个主要成分有关，该成分主要由胼胝体的完整性组成。PFHxS（全氟己烷磺酸）和分支PFOA则与视觉皮层的体积和表面积相关。此外，分支PFOS（全氟辛烷磺酸）与下丘脑的微结构有关。这些结果表明，不同PFAS种类对脑结构和功能的影响具有特定性和多样性，且不受性别影响。

### 研究意义

本研究的发现具有重要的临床和公共卫生意义。首先，它表明母体PFAS暴露可能对儿童的脑结构和功能产生影响，特别是在视觉和感觉区域。其次，这些影响可能与PFAS的化学结构有关，而非单纯的暴露水平。例如，含有羧酸基团的PFAS（如线性和分支PFOA和PFNA）可能比含有磺酸基团的PFAS（如线性和分支PFOS）更容易影响脑结构。此外，研究还发现PFAS可能通过直接作用于神经发育过程，影响脑的微结构，而不仅仅是通过影响母体的生理系统或出生结果间接作用。这为理解PFAS对神经发育的潜在机制提供了新的视角。

### 研究局限性

尽管本研究在方法上具有一定的创新性，但也存在一些局限性。首先，样本量较小，限制了对小效应大小的检测能力，特别是在中介分析中。其次，研究未能充分考虑母体职业、饮食和饮用水中PFAS的暴露情况，这可能影响结果的解释。此外，研究中的SDQ（社会情感发展问卷）可能存在一定的测量误差，这也可能影响对脑结构和功能与行为结果之间关系的评估。最后，PFAS之间的高度共线性使得区分它们对脑结构的独立影响变得困难，未来的研究可能需要采用更复杂的统计方法来解决这一问题。

### 研究启示

本研究的结果提示，PFAS可能对儿童的脑发育产生影响，特别是在视觉和感觉区域。这些影响可能与PFAS的化学结构有关，而非单纯的暴露水平。因此，未来的研究应关注不同PFAS种类对脑结构和功能的具体影响，并探索其在不同环境和人群中的表现。此外，由于PFAS在环境中具有极强的持久性，它们可能对几乎所有孕期的儿童产生影响，因此需要在更广泛的人群中进行研究，以全面评估其对脑发育的潜在影响。研究者还建议，未来的分析应在更大、更具代表性的样本中进行，并考虑高暴露环境的影响。

### 研究结论

综上所述，本研究首次全面评估了母体PFAS暴露与儿童脑结构和功能之间的关系，揭示了不同PFAS种类对脑结构和功能的特定影响。这些发现不仅有助于理解PFAS对神经发育的潜在机制，也为未来的研究提供了方向，特别是在探索不同PFAS种类对脑结构和功能的具体影响方面。此外，研究还强调了PFAS在环境中的广泛存在和持久性，提示其对脑发育的潜在影响可能比目前所知的更为深远。因此，未来的公共卫生政策应更加关注PFAS的暴露控制，以保护儿童的神经发育健康。