美国儿童青少年环境化学物质暴露与注意力缺陷多动障碍（ADHD）的非靶向暴露组学及混合物效应分析

《Journal of Hazardous Materials Advances》：Environmental chemical exposures and attention-deficit/hyperactivity disorder in U.S. children and adolescents: A non-targeted exposomic and mixture-based analysis

本研究针对环境化学物质暴露与ADHD关联性研究的局限性，采用非靶向暴露组学方法分析NHANES数据，发现PFHxS、PFOS和DEHP代谢物与ADHD患病率显著相关，混合物分析显示联合暴露效应更强，为环境神经毒理学研究提供了重要的混合物评估框架。

　　

在过去的几十年里，儿童和青少年注意力缺陷多动障碍（ADHD）的患病率呈现显著上升趋势，这种神经发育障碍以注意力不集中、多动和冲动为主要特征，严重影响患者的认知功能、学习能力和社会情感发展。尽管遗传因素已被确认为ADHD的重要致病因素，但环境暴露因素的潜在作用日益受到关注。特别值得注意的是，生命早期阶段的神经毒性化学物质暴露可能与ADHD的发生发展存在密切联系。然而，现有研究大多局限于单一化学物质的效应评估，未能充分反映真实世界中多种化学物质共同暴露的复杂情况，这大大限制了对环境暴露与ADHD关系的全面理解。

为了解决这一研究空白，来自贝勒大学环境科学系的Jiyun Lee、Hyuna Jang和Hyeong-Moo Shin研究团队开展了一项开创性的研究，该成果已发表在《Journal of Hazardous Materials Advances》上。研究人员采用非靶向暴露组学方法，系统评估了多种环境化学物质暴露与美国儿童青少年ADHD患病率之间的关联，并首次在国家级代表性样本中应用混合物分析方法探讨了化学物质的联合效应。

研究团队运用了几个关键技术方法：利用美国国家健康与营养调查（NHANES）1999-2004周期的数据，选取了5,176名6-15岁儿童青少年作为研究对象；采用调查加权泊松回归模型进行非靶向暴露组学关联分析（ExWAS），筛选76种检测率≥50%的生物标志物；使用限制性立方样条（RCS）模型评估暴露-反应关系；应用定量g计算（quantile g-computation）进行混合物效应分析；通过多重插补法（MICE）处理缺失数据，确保分析结果的可靠性。

3.1. 研究人群特征

研究样本包括5,176名6-15岁的儿童青少年，其中385人（7.4%）被诊断为ADHD。ADHD组中男孩比例显著高于非ADHD组（73.5% vs. 47.0%），12-15岁青少年比例较高（61.3% vs. 53.2%），非西班牙裔白人比例较高（38.4% vs. 25.3%），高血清可替宁水平（≥3 ng/mL）比例也较高（11.2% vs. 5.1%）。这些人口学特征的差异在后续分析中都进行了统计调整。

3.2. ADHD相关化学生物标志物的非靶向筛选

研究人员评估了204种化学生物标志物，最终对76种检测率≥50%的生物标志物进行了单暴露模型分析。经过错误发现率（FDR）校正后，五种生物标志物与ADHD患病率保持显著正相关：全氟己烷磺酸盐（PFHxS）（PR=1.69）、全氟辛烷磺酸盐（PFOS）（PR=1.74）、以及邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（DEHP）的三种代谢物：单(2-乙基-5-羟基己基)邻苯二甲酸盐（MEHHP）（PR=1.53）、单(2-乙基-5-氧代己基)邻苯二甲酸盐（MEOHP）（PR=1.51）和单(2-乙基己基)邻苯二甲酸盐（MEHP）（PR=1.31）。

3.3. 非线性暴露-反应关系

通过限制性立方样条模型分析，研究发现PFAS化合物（PFHxS、PFOS、PFOA）、DEHP、单苄基邻苯二甲酸盐（MBzP）和高氯酸盐在整个暴露范围内与ADHD普遍呈现正相关关系。PFHxS和PFOS在暴露浓度中位数以上显示最陡峭的单调递增趋势，而PFOA的上升轨迹较为平缓。DEHP在较高浓度下斜率更陡，MBzP则呈现较小但一致的上升趋势。高氯酸盐在较低暴露水平相对平坦，但在中位数浓度以上开始增加，提示可能存在阈值效应。

3.4. ADHD相关化学生物标志物的混合物效应

混合物分析结果显示，五种FDR显著生物标志物（PFHxS、PFOS、MEHHP、MEOHP、MEHP）的混合指数与ADHD患病率存在强烈且一致的关联（PR=2.28）。分层分析表明这种关联在所有亚组中均存在：男孩中PR=2.21，女孩中PR=2.41；6-11岁儿童中PR=2.15，12-15岁青少年中PR=2.27。权重分析显示PFHxS、MEHHP、MEOHP和MEHP对混合物指数有正向贡献，而PFOS呈现负向权重。

研究的讨论部分深入探讨了发现的潜在生物学机制。多巴胺能信号通路紊乱是ADHD病理生理学的核心环节，实验研究表明DEHP、DBP或PFOS暴露能够改变多巴胺合成、转运体功能和受体信号传导，导致多动样行为和认知缺陷。甲状腺激素（TH）干扰是另一个重要机制，DEHP代谢物能够破坏甲状腺激素水平，而甲状腺激素对大脑发育和海马功能至关重要。此外，氧化应激和线粒体功能障碍也被认为是PFAS化合物的潜在作用机制，发育期暴露于PFOA和PFOS会增加活性氧（ROS）水平，损害抗氧化防御体系，破坏线粒体功能。

值得注意的是，研究发现混合物效应比任何单一化学物质的效应都更加明显，这强调了在真实环境暴露场景中评估化学物质联合效应的重要性。传统的单一化学物质风险评估方法可能低估了实际健康风险，而混合物评估框架能够更准确地反映现实世界的暴露情况。

这项研究具有重要的公共卫生意义。首先，它确定了儿童和青少年时期是化学暴露的脆弱窗口期，特别是对于PFAS和邻苯二甲酸酯等持久性和普遍存在的化学物质，需要制定有针对性的暴露减少策略。其次，研究结果支持从单一化学物质监管模式向更全面的风险评估框架转变，以反映真实世界暴露的复杂性。最后，研究使用的非靶向暴露组学方法和混合物分析策略为未来环境健康研究提供了重要的方法学参考。

当然，研究也存在一些局限性。横断面设计无法确定因果关系，ADHD药物治疗信息缺失可能引入混杂因素，单次生物标志物测量不能代表长期暴露水平，以及残留混杂因素可能影响结果解释。未来的研究需要采用纵向设计，前瞻性地收集从孕期到儿童期的多次暴露数据，并结合重复的ADHD评估，以更好地阐明暴露-结局的时间关系和敏感窗口期。

总之，这项研究通过创新的暴露组学方法，在美国国家级代表性样本中揭示了特定PFAS化合物和DEHP代谢物与ADHD患病率的显著关联，并证明了混合物暴露的联合效应比单一化学物质更为明显。这些发现为制定针对环境化学物质混合暴露的公共卫生策略提供了重要科学依据，强调了在神经发育障碍研究中采用整体性暴露评估方法的重要性。