通过尿液中砷成分的测定来估算外源性砷暴露量，以及儿童哮喘的产前暴露阈值

《Environment International》：Exogeneous arsenic exposure estimation from urinary arsenic species measurements and prenatal exposure threshold for asthma in children

本研究通过贝叶斯马尔可夫链蒙特卡洛模拟，利用孕妇尿液砷浓度反推其外源性无机砷（iAs）、甲基胂酸（MMA）和二甲基胂酸（DMA）的暴露水平。结果显示，使用日均摄入量（ADI）评估的iAs暴露与儿童8-14岁哮喘发病率显著相关（BMDL?.?为0.25-0.29 μg/kg bw/day），高于EFSA皮肤癌的BMDL?.?5（0.06 μg/kg bw/day），约25%孕妇的暴露超标。证实尿液iAs测量作为暴露指标可能存在偏差，需考虑砷代谢过程。

　　砷是一种广泛存在于自然界中的元素，主要以有机和无机两种形式存在。由于人类活动的影响，如工业排放和农业使用，环境中的砷含量也有所增加。无机砷（iAs）对人体健康有显著的负面影响，包括皮肤病变、癌症以及对发育和神经系统造成损害等。因此，准确评估砷的暴露水平对于理解其健康影响至关重要。然而，使用尿液中的砷含量作为暴露指标可能存在局限，因为尿液中排出的砷及其代谢物的水平与实际暴露并不完全一致。为了克服这一问题，研究者们尝试通过回顾性方法，从尿液数据中估算出实际的砷暴露水平，特别是在怀孕期间的暴露，并评估其对儿童哮喘发生率的影响。

研究团队利用贝叶斯马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）模拟程序，结合先前的药代动力学研究结果，建立了药代动力学模型，以估算怀孕妇女的外源性无机砷（iAs）、单甲基砷（MMA）和二甲基砷（DMA）的暴露水平。通过这种方法，研究者们重新分析了323名怀孕妇女的尿液数据，并评估了这些暴露与她们孩子在8岁、11岁和14岁时哮喘发病率之间的关系。研究结果表明，基于估算的暴露水平，与儿童哮喘的关联性显著高于直接使用尿液中无机砷含量进行评估的结果。这表明，尿液中的无机砷含量可能无法准确反映实际的暴露水平，因此，回顾性估算方法在流行病学研究和健康风险评估中具有重要的应用价值。

研究团队还通过对比不同模型得出的基准剂量（BMD）和基准剂量下限（BMDL）来评估暴露阈值。根据BMR（基准反应率）为0.10的设定，BMDL的范围在0.25到0.29 μg/kg_bw/day之间，这比EFSA推荐的皮肤癌的BMDL（0.06 μg/kg_bw/day）略高。大约25%的怀孕妇女暴露水平超过了这一阈值，表明需要进一步采取措施以减少孕期无机砷的暴露。此外，研究还发现，尿液中的DMA含量与儿童哮喘的关联性较强，而DMA是海藻和海鲜中砷糖和砷脂的主要代谢产物，因此，评估DMA的暴露对全面了解砷对健康的潜在影响至关重要。

研究的实施过程中，采用了多种方法以确保估算的准确性。首先，通过尿液中的砷种类分析，如As3?、As??、MMA和DMA，研究人员调整了尿液中肌酐的含量，以更准确地估算每日的砷排泄量。其次，考虑到人类体内砷的复杂代谢过程，研究团队对模型参数进行了合理的假设和调整，并通过MCMC模拟程序解决了相关方程，以估算未知的排泄和转化参数。这些参数的先验分布基于之前的研究结果，其中DMA的排泄比例在怀孕妇女中较高，因此在设定先验分布时，给予了较高的均值。通过这些步骤，研究团队成功地减少了参数的不确定性，并提高了估算的准确性。

此外，研究团队还通过与先前基于饮用水和饮食中砷含量的研究进行对比，验证了其回顾性估算方法的合理性。结果显示，基于尿液数据的估算结果与这些研究的估算值基本一致，尤其是在使用MMA和DMA的估算值时，相关性较高。然而，由于尿液中无机砷的排泄比例较低，因此其估算值与实际暴露水平之间可能存在一定的偏差。这表明，在评估无机砷暴露时，应更加谨慎地使用尿液中的无机砷含量作为指标。

研究的结论表明，回顾性估算方法在流行病学研究和健康风险评估中具有重要应用价值。这种方法能够更准确地反映实际的暴露水平，尤其是在评估无机砷对儿童哮喘的影响时。同时，研究也指出了该方法的一些局限性，如基于小样本量的药代动力学研究可能会引入较大的不确定性，以及假设每天的砷暴露达到稳态可能会影响估算结果的准确性。因此，未来的研究应进一步优化这些模型，以提高估算的精度，并进行更大规模的前瞻性研究，以更全面地评估孕期无机砷暴露对儿童健康的影响。

总体而言，这项研究通过回顾性估算方法，为理解无机砷及其代谢物在人体内的暴露水平提供了新的视角。它不仅揭示了尿液中无机砷含量可能低估实际暴露水平的问题，还强调了评估DMA和MMA暴露的重要性。研究结果为制定更有效的健康干预措施提供了科学依据，并为进一步研究砷对人类健康的长期影响奠定了基础。