多种血浆金属暴露与免疫球蛋白水平的关联：一项揭示环境因素对体液免疫影响的横断面研究

《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Associations between circulating multiple metals and immunoglobulin levels: A cross-sectional study

本研究针对金属暴露对体液免疫影响机制不清的问题，开展了17种血浆金属与4种血清免疫球蛋白（IgA、IgG、IgM、IgE）关联性研究。发现砷、铅、铊与IgA负相关，铜、钼、钒与IgG正相关，锌与IgE呈倒U型关系，揭示了环境金属暴露对免疫稳态的潜在影响，为环境免疫毒理学提供了新证据。

　　

随着中国过去二十年来快速的工业化和城市化进程，环境污染物，特别是金属/类金属（后文统称为“金属”）的污染问题日益显著。这些金属可以通过呼吸道、消化系统和皮肤进入人体，对包括免疫系统在内的多个系统产生各种不利影响。正常的免疫功能对于维持人体健康至关重要。然而，环境金属暴露对免疫功能的影响，特别是来自人类研究的流行病学证据，仍然研究不足。

免疫球蛋白（Igs），包括IgA、IgG、IgM和IgE，是体液免疫的关键组成部分，在病原体防御和免疫调节中扮演着核心角色。其中，IgA、IgG和IgM是评估体液免疫功能的常用指标，而IgE则主要参与过敏反应和寄生虫免疫。维持平衡的免疫球蛋白谱对于免疫稳态和整体健康至关重要。然而，血清免疫球蛋白水平受到遗传、生理和环境因素复杂相互作用的调控。随着生活方式和环境暴露的持续变化，传统的决定因素已无法完全解释观察到的免疫球蛋白水平异常。环境金属可能是一个重要但尚未被充分探索的因素。金属可以通过多种机制破坏免疫功能，包括竞争性抑制钙、铁、锌等必需微量元素。因此，研究金属暴露对免疫球蛋白水平的影响，对于更好地理解其在免疫系统失调中的作用显得尤为重要。

尽管已有一些研究报道了铅暴露与免疫球蛋白水平的关联，但这些研究往往存在暴露窗口窄（如孕期或儿童期）、样本量小或关注金属范围有限等局限性。此外，大多数研究在特定亚人群中进行，限制了其发现向更广泛成年人群的推广。

为了填补这些研究空白，本研究分析了东风-同济（DFTJ）队列中3093名参与者的数据，旨在探讨17种血浆金属（铝、锑、砷、钡、钴、铜、铅、锰、钼、镍、铷、硒、锶、铊、钛、钒、锌）与4种血清免疫球蛋白（IgA、IgG、IgM、IgE）之间的关联。这项研究旨在为普通成年人群中长期低剂量多种金属暴露的免疫效应提供全面的流行病学证据，从而为体液免疫功能的环境决定因素提供新的见解。该研究结果发表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》期刊上。

为了开展这项研究，研究人员主要运用了几个关键技术方法。研究基于东风-同济（DFTJ）队列的基线人群，这是一个大型的退休职工队列。研究人员使用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测量了17种血浆金属的浓度，并采用免疫比浊法测定了血清免疫球蛋白（IgA、IgG、IgM、IgE）的水平。在统计分析方面，采用了广义线性回归模型来评估单个血浆金属浓度与免疫球蛋白水平之间的关联，并对多种混杂因素进行了调整。此外，还利用限制性立方样条（RCS）模型来评估剂量-反应关系，并进行了分层分析以探讨潜在效应修饰。

3.1. 研究参与者的基线特征

对3093名研究参与者的基线特征分析显示，平均年龄为65.61±7.35岁，女性占51.5%。IgA、IgG、IgM和IgE的中位水平分别为2.28 g/L、12.75 g/L、0.98 g/L和31.60 IU/mL。同时，也列出了17种血浆金属的中位浓度，为后续关联性分析提供了基础数据。

3.2. 17种血浆金属与血清免疫球蛋白水平的关联

广义线性回归模型分析结果显示，较高的血浆砷、铅和铊浓度与较低的血清IgA水平显著相关。相反，较高的血浆铜、钼和钒浓度与较高的血清IgG水平呈正相关。此外，最高四分位数的血浆锌浓度与较高的血清IgE水平呈正相关，并呈现倒U型剂量-反应关系。未发现17种血浆金属与血清IgM水平之间存在显著关联。

3.3. 血浆金属与血清免疫球蛋白水平关联的分层分析

交互作用分析揭示，血浆铊与IgA的负相关在男性和当前饮酒者中更强。钼与IgG的正相关在非当前饮酒者中更明显，而钒与IgG的正相关在非当前饮酒者和年龄小于65岁的个体中更显著。锌与IgE的关联在非当前饮酒者中更为显著。这些结果表明，人口统计学和生活方式因素可能修饰金属暴露对免疫功能的效应。

本研究通过一项横断面研究，揭示了环境金属暴露与体液免疫指标之间的复杂关联。研究结果指出，砷、铅、铊等金属暴露可能对黏膜免疫（以IgA为代表）产生抑制作用，而铜、钼、钒等金属则可能与适应性免疫反应（以IgG为代表）的增强有关。特别值得注意的是，锌暴露与IgE水平升高的关联，提示其可能在过敏性或Th2介导的免疫反应中发挥作用。这些发现经过错误发现率（FDR）校正后，铊与IgA的负相关以及锌与IgE的正相关仍然显著，增强了结果的稳健性。

研究的讨论部分深入探讨了这些关联的潜在生物学机制。例如，砷、铅、铊可能通过诱导氧化应激和线粒体功能障碍，进而影响B淋巴细胞的功能和存活，从而导致IgA产生减少。铜、钼、钒对IgG的潜在促进作用，可能与它们参与细胞信号转导和酶活性调节有关。而锌与IgE的关联，则可能反映了锌在调节T细胞分化和Th2型细胞因子产生中的作用。

这项研究的重要意义在于，它首次在大规模人群中对多种金属与主要免疫球蛋白类别进行了全面评估，并采用了严格的多重检验校正，为环境金属暴露的免疫调节效应提供了新颖且可靠的流行病学证据。研究结果强调了环境金属污染作为免疫系统失调潜在风险因素的重要性，对公共健康和环境安全具有启示意义。然而，由于横断面研究的局限性，无法确定因果关系，未来需要前瞻性队列研究和机制研究来进一步验证这些关联并阐明其生物学通路。此外，研究也指出了在评估金属暴露健康风险时，考虑非线性的剂量-反应关系和个体因素（如性别、年龄、饮酒状况）的重要性。总体而言，该研究增进了我们对环境因素如何影响免疫稳态的理解，为制定针对金属暴露的免疫相关疾病预防策略提供了科学依据。