儿童和青少年出生后的农药暴露与执行功能：来自南非的研究结果

《Environmental Research》：Postnatal Pesticide Exposure and Executive Function in Children and Adolescents: Findings from South Africa

农药后暴露对儿童执行功能的影响研究：南非农业社区中尿液中13种农药代谢物与CANTAB测试关联分析。采用多变量线性回归，调整农业环境、儿童及母亲特征等协变量，发现TCPy（氯吡格雷）和BCP（溴苯腈）与认知灵活性（β=-0.14）及抑制控制（β=-0.18、-0.08）显著负相关，而空间工作记忆未受显著影响。研究证实有机磷、拟除虫菊酯及三唑类农药可能通过干扰神经递质代谢和氧化应激通路损害执行功能，为精准干预提供依据。

　　在非洲农业背景下，产后农药暴露及其对儿童和青少年执行功能（Executive Functioning, EF）的影响仍是一个较少被研究的领域。本研究聚焦于一项名为“儿童健康农药（CapSA）”的纵向研究项目，旨在探讨农药暴露与儿童神经行为发展之间的关系。研究对象包括来自南非西开普省三个农业密集区的1002名儿童，其中9至16岁。研究团队发现，有13种农药生物标志物的平均暴露水平与执行功能密切相关，这些农药包括杀虫剂（有机磷类、拟除虫菊酯类）、杀菌剂（二硫代氨基甲酸盐类、三唑类）和除草剂（苯氧羧酸类）。通过对这些农药生物标志物与执行功能的综合分析，研究揭示了特定农药对儿童执行功能某些方面可能造成的负面影响，同时指出了在非洲农业环境中开展此类研究的重要性。

### 研究背景与意义

农药在农业中广泛使用，其对儿童神经系统的影响一直备受关注。全球范围内，数百万儿童因接触受污染的食品、水源、空气和土壤而面临农药暴露的风险，特别是在农业区域。然而，在低收入和中等收入国家（LMICs），包括南非，由于监管薄弱、防护措施不足以及社会经济脆弱性，这种暴露往往更为严重。大量研究表明，即使是低剂量、长期的神经毒性农药暴露也可能对大脑发育产生影响，进而影响认知、行为和情绪功能。尽管已有研究关注孕期农药暴露的影响，特别是有机磷类杀虫剂，但关于产后暴露的研究却相对较少。

### 研究方法与设计

本研究采用了CapSA研究的数据，通过尿液生物标志物和计算机化的神经认知测试（CANTAB）来评估农药暴露与执行功能之间的关系。尿液样本分别在2017年和2019年采集，使用标准化流程进行处理和储存，最终在瑞典的Lund大学进行分析。CANTAB测试包括三个子测试：多任务测试（MTT，评估认知灵活性）、快速视觉信息处理（RVP，评估抑制控制）和空间工作记忆（SWM，评估视觉空间工作记忆）。所有数据均经过标准化处理（z-score），以便进行跨测试的比较。

研究样本由445名参与者组成，平均年龄为10.6岁，其中55.3%为男性。研究团队排除了数据不完整或缺失的样本，确保分析的准确性。为了提高模型的可靠性，研究还对数据进行了处理，剔除了超出3.25个标准差的异常值，最终用于分析的样本为每项测试443名参与者。此外，研究还考虑了农业环境、儿童和母亲特征以及家庭因素等协变量，以排除潜在的混杂效应。

### 研究结果与发现

研究结果显示，13种农药生物标志物中有12种在样本中被广泛检测到，其中几种（如TCPy、3-PBA、OH-TEB、ETU和2,4-D）在超过98%的样本中被检测到。这表明农药暴露在这些农业社区中非常普遍。研究发现，TCPy和BCP的平均暴露水平与较差的认知灵活性（MTT测试）相关，而TCPy、BCP、cis-DCCA和OH-P则与较差的抑制控制（RVP测试）有关。然而，这些农药与视觉空间工作记忆（SWM测试）之间没有显著关联。

进一步分析表明，农药暴露对执行功能的影响在不同农药类别之间存在差异。例如，有机磷类杀虫剂（如TCPy和BCP）与认知灵活性和抑制控制的下降存在显著关联，而拟除虫菊酯类杀虫剂（如cis-DCCA）则显示出一定的趋势性影响。这些结果提示，特定类型的农药可能对执行功能的不同方面产生不同的影响，从而对儿童的认知发展产生多方面的挑战。

### 研究讨论与意义

本研究的结果与国际上关于农药暴露对儿童执行功能影响的已有研究一致，并在某些方面进行了扩展。例如，Rodríguez等（2023）发现，较高水平的TCPy与认知灵活性的下降有关，而Khademi等（2023）则发现，接触二氯vos的儿童在Trail Making Test（TMT）中表现出执行功能的下降。这些研究主要集中在特定地区，而本研究则首次在非洲农村背景下提供了这一领域的证据。

此外，研究还指出，非有机磷类农药（如三唑类杀菌剂）可能对执行功能产生影响，特别是在抑制控制和持续注意力方面。这表明，农药的种类和暴露途径可能对神经发育的影响存在差异，需要更全面的暴露评估和更细致的神经认知测试来揭示这些差异。相比之下，某些农药（如拟除虫菊酯类）与执行功能之间的关系较为复杂，可能受到暴露模式和测量方法的影响。

研究还强调了使用生物标志物和计算机化测试的结合对于准确评估农药暴露对儿童神经发育的影响的重要性。传统的方法往往依赖于自我报告或时间相关的暴露代理，而这些方法可能无法准确反映实际的暴露水平和对神经功能的具体影响。通过结合生物标志物和标准化测试，研究能够更精确地识别农药暴露与神经功能之间的关系，从而为公共卫生干预提供依据。

### 研究局限与未来方向

尽管本研究具有重要的科学价值，但也存在一些局限性。首先，研究采用的是横断面设计，无法确定农药暴露与执行功能下降之间的因果关系。其次，尽管通过两次尿液样本的平均值来减少短期暴露的影响，但这些样本主要反映的是短期暴露窗口（24至48小时），可能无法全面捕捉长期的农药暴露情况。此外，某些农药的生物半衰期较短，可能导致尿液生物标志物水平在短时间内波动，这可能影响观察到的关联性。

为了进一步验证这些发现，未来的研究需要采用纵向设计，进行重复的暴露评估，并扩大样本量。同时，还需要关注不同农药类别之间的相互作用，以及农药暴露对性别特异性执行功能的影响。此外，研究还指出，由于实验室分析能力的限制，仅有19种农药生物标志物被测量，可能低估了实际的神经毒性负担。因此，未来的研究应考虑更广泛的生物标志物检测，以全面评估农药暴露对儿童神经发育的潜在影响。

### 研究结论与建议

综上所述，本研究发现，产后农药暴露可能对儿童和青少年的执行功能产生负面影响，尤其是在认知灵活性和抑制控制方面。这些发现强调了在农业社区中采用生物标志物进行暴露评估的重要性，以及使用敏感、针对性的神经认知工具的必要性。研究还呼吁在农业环境中采取针对性的干预措施，以减少农药暴露对儿童神经发育的潜在风险。特别是在非洲农村地区，由于农药暴露水平较高，但相关研究较少，因此需要更多的关注和资源投入，以保护儿童的神经健康。

此外，研究还强调了执行功能在儿童发展中的重要性，其影响可能远超单纯的神经认知能力，进而影响学业表现、行为调节和长期的社会与职业发展。因此，了解和干预农药暴露对执行功能的影响，对于改善儿童的整体发展具有重要意义。研究团队建议，未来的政策制定和公共卫生措施应优先考虑减少农药暴露，特别是在高风险和缺乏研究的地区，如南非的农村社区。通过提高农药使用监管、加强防护措施以及推广更为精准的暴露评估方法，可以有效降低农药对儿童神经发育的潜在危害。