《Environmental Research》：Maternal exposure to indoor and outdoor air pollution during pregnancy increases offspring risk of autism spectrum disorder
编辑推荐：
户外人工光夜间暴露与儿童青少年端粒长度及线粒体DNA拷贝数关联研究，基于1151名6-18岁中国柳州地区样本的横断面调查，发现ALAN每增加11.46nW/cm2/sr，TL缩短4.20%（95%CI -6.38%至-1.96%），且男孩TL缩短幅度（-6.38%）显著大于女孩（-2.88%），但与mtDNAcn无显著关联。
范高杰|方青|郭文文|刘冰海|严连燕|李娇艳|苗婉婷|陈瑞|胡丽琴|雷晓宁|王有杰|吴明亮|宋璐璐
华中科技大学同济医学院公共卫生学院母婴健康系，中国湖北省武汉市430030
摘要
端粒长度（TL）和线粒体DNA拷贝数（mtDNAcn）是受环境因素影响的细胞衰老生物标志物。然而，关于夜间室外人工光源（ALAN）与这些生物标志物之间关联的证据尚不足。本研究探讨了儿童和青少年暴露于夜间室外人工光源与端粒长度和线粒体DNA拷贝数之间的关联，包括可能的性别差异。我们选取了中国柳州的1151名6-18岁的儿童和青少年作为研究对象，采用横断面设计。通过参与者居住地址的卫星图像数据评估了他们的夜间室外人工光源暴露情况。使用qPCR方法测量了白细胞中的端粒长度和线粒体DNA拷贝数。通过多元线性回归模型分析了夜间室外人工光源暴露与端粒长度和线粒体DNA拷贝数之间的关系。每增加11.46 nW/cm2/sr的夜间室外人工光源暴露，儿童和青少年的端粒长度平均缩短4.20%（95%置信区间：-6.38%，-1.96%）。夜间室外人工光源暴露与端粒长度之间的负相关在男孩中更为明显（变化百分比：-6.38%，95%置信区间：-9.63%，-3.02%），而在女孩中则不那么明显（变化百分比：-2.88%，95%置信区间：-5.80%，0.15%）。夜间室外人工光源暴露与线粒体DNA拷贝数之间没有显著关联。本研究表明，夜间室外人工光源暴露与儿童和青少年的端粒长度之间存在负相关，尤其是在男孩中。此外，夜间室外人工光源暴露与线粒体DNA拷贝数之间没有显著关联。需要进一步的研究来探讨其背后的机制。
引言
衰老表现为生理功能的持续衰退（López-Otín等人，2013年），并伴随着可测量的细胞变化。端粒长度（TL）和线粒体DNA拷贝数（mtDNAcn）是公认的细胞衰老分子指标（Sahin和DePinho，2012年）。端粒是染色体末端的保护结构，会随着细胞复制和氧化应激而缩短，端粒缩短与加速衰老有关（Chakravarti等人，2021年；Arnoult和Karlseder，2015年）。线粒体DNA拷贝数反映了线粒体基因组的丰度，以及线粒体对氧化应激的反应（Yakes等人，1997年；Malik和Czajka，2013年）。由于端粒长度和线粒体DNA拷贝数在常规血液样本中可以通过标准化且经济高效的定量聚合酶链反应（qPCR）技术进行可靠测量，因此被广泛用于流行病学研究。早期端粒长度可以预测后期端粒长度的变化（Martens等人，2021年；Benetos等人，2013年），并与多种疾病相关，如心血管疾病（Barraclough等人，2019年）和糖尿病（Elks和Scott，2013年）。同样，儿童和青少年时期线粒体DNA拷贝数的变化也与不良的长期健康结果相关（Bordoni等人，2019年；Pillalamarri等人，2023年）。这些早期端粒和线粒体健康受损的持久后果凸显了在关键发育阶段识别影响其动态的因素的重要性。
除了遗传因素外，多种环境暴露因素，如金属（Lozano等人，2024年；Farzan等人，2025年）、空气污染（Hautekiet等人，2021年；Isaevska等人，2021年；Moslem等人，2020年；Liu等人，2025a）、多环芳烃（Adli等人，2021年）、绿地（Liu等人，2025a；Miri等人，2020年；Fan等人，2025年）和热暴露（Martens等人，2019年）也在逐渐导致儿童和青少年的端粒长度和线粒体DNA拷贝数发生变化。然而，另一种迅速增加的环境暴露因素——夜间室外人工光源（ALAN）在此方面的研究尚不充分。近年来，全球夜间室外人工光源的使用量急剧增加（H等人，2010年），目前超过80%的世界人口受到影响（Falchi等人），主要来自商业建筑、居民区、路灯和其他室外照明源。动物模型实验表明，夜间室外人工光源可能加速与衰老相关的进程。例如，一项针对大鼠的研究发现，夜间室外人工光源暴露会提高血浆中与衰老相关的生物标志物水平，包括一氧化氮、丙二醛和蛋白质羰基（Yadav等人，2025年）；另一项研究则显示夜间室外人工光源暴露会缩短寿命（Vinogradova等人，2009年）。此外，一项研究调查夜间室外人工光源对鸣禽端粒长度的影响未发现显著关联（Grunst等人，2019年）。夜间室外人工光源可能干扰昼夜节律并抑制褪黑激素分泌（Touitou等人，2017年），从而可能增加氧化应激（Reiter等人，2000年），并导致端粒缩短和线粒体功能障碍（Malik和Czajka，2013年；Houben等人，2008年）。尽管存在合理的生物学机制，但目前仍缺乏直接证据表明夜间室外人工光源与人类，特别是儿童和青少年的端粒长度和线粒体DNA拷贝数之间存在关联。
现有研究表明，男性对光敏感性和昼夜节律反应存在性别差异。例如，男性对蓝光的反应更强（Cowan等人，2000年；Chellappa等人，2017年），并且夜间室外人工光源对昼夜节律的影响具有性别差异（Chellappa，2021年）。端粒长度和线粒体DNA拷贝数也存在性别差异。具体来说，女性的端粒长度通常更长，线粒体DNA拷贝数更高，端粒磨损速度更慢，线粒体DNA突变积累也较少（Dalg?rd等人，2015年；Knez等人，2016年）。然而，夜间室外人工光源暴露与端粒长度和线粒体DNA拷贝数之间的关联是否因性别而异尚不清楚。
因此，本研究旨在探讨：1）儿童和青少年夜间室外人工光源暴露与白细胞端粒长度和线粒体DNA拷贝数之间的关系；2）这些关联中是否存在性别差异。
研究人群
在这项横断面研究中，2018年2月至5月期间，我们从中国柳州的八所随机选定的学校招募了1388名参与者。纳入标准包括：1）居住在柳州市（≥1年）；2）年龄在6至18岁之间；3）没有重大健康问题，如神经系统疾病或先天性心脏问题。排除173名因样本缺失或DNA质量差而不符合条件的参与者，以及64名因地址信息不详而不符合条件的参与者。
结果
表1展示了研究参与者的特征。共有1151名参与者（529名男孩和622名女孩），平均年龄为11.7±3.3岁。其中55.8%为儿童，19.6%被归类为超重或肥胖。22.1%的参与者报告有被动吸烟经历，23.7%的参与者母亲至少具有大学学历。端粒长度和线粒体DNA拷贝数的中位数（第25-75百分位数）分别为1.02（0.85-1.29）和1.07（0.86-1.31）。
讨论
我们的研究提供了新的流行病学证据，表明夜间室外人工光源暴露与中国儿童和青少年的细胞衰老加速有关，表现为端粒长度缩短。具体来说，我们发现夜间室外人工光源暴露与端粒长度之间存在显著的负相关，且这种关联在男孩中更为明显。对于线粒体DNA拷贝数，未观察到夜间室外人工光源暴露的显著影响。
迄今为止，只有针对鸣禽的研究探讨了夜间室外人工光源暴露的影响。
作者贡献声明
范高杰：撰写初稿、数据收集、数据分析。方青：数据验证、调查。郭文文：数据验证、调查。刘冰海：数据可视化、调查。严连燕：数据可视化、调查。李娇艳：调查。苗婉婷：调查。陈瑞：调查。胡丽琴：调查。雷晓宁：方法学设计、数据管理。王有杰：撰写、审稿与编辑、项目监督、资金争取。吴明亮：撰写——
资助
本研究得到了中国湖北省自然科学基金（2023AFB663）、国家自然科学基金（82003479、82073660、42407585）以及中国博士后科学基金（2019M662646、2020T130220）的资助。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
