《Environmental Pollution》：Urinary and tissue black carbon and their impact on kidney function in transplant recipients
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本研究探讨肾移植受者一年后肾功能与空气污染（尤其是黑碳BC）及居住地距离主要道路的关系。发现尿液中BC浓度升高与肾小球和肾小管损伤生物标志物（如KIM-1、微白蛋白、α-1微球蛋白）显著相关，而远离主要道路则与肾功能改善相关。研究证实BC通过尿液和肾脏组织转位影响移植受者肾功能。
Leen Rasking|Kenneth Vanbrabant|Liesa Engelen|Michelle Plusquin|Katrien De Vusser|Tim S. Nawrot
比利时哈瑟尔特大学环境科学中心，迪彭贝克
摘要
空气污染，尤其是黑碳（BC）纳米颗粒的暴露，已被证实与不良的肾脏健康结果有关。肾移植受者可能特别容易受到影响，因此研究环境因素对这一亚群体肾脏功能的影响至关重要。基于最近的证据表明黑碳纳米颗粒可以进入尿液和肾脏组织，本研究探讨了移植后一年内内部和外部空气污染与肾移植受者肾脏功能之间的联系。我们在2019年10月至2023年12月期间纳入了183名接受肾移植的受者，他们接受了规定的活检，并提供了24小时尿液样本。使用飞秒脉冲照明产生的白光来检测组织和尿液中的黑碳含量。通过皮尔逊相关性和线性回归分析了肾脏功能生物标志物与模型化的PM2.5和黑碳、距离主要道路的距离之间的关系。尿液中黑碳含量每增加10%，尿尿素水平升高14.24 mg/dL（95%置信区间：10.83, 17.64；p < 0.01），KIM-1升高2.71%（95%置信区间：1.85, 3.59；p < 0.01），微量白蛋白升高4.47%（95%置信区间：0.89, 4.88；p < 0.01），α-1-微球蛋白升高4.60%（95%置信区间：2.58, 6.67；p < 0.01），以及尿肌酐清除率降低0.02 mg/dL（95%置信区间：0.03, ?0.01；p < 0.01）。组织中的黑碳含量与估算的肾小球滤过率（eGFR）降低有关（0.20 mL/min/1.73 m2；95%置信区间：0.42, 0.02；p = 0.07）。居住在距离主要道路较远的地方与尿KIM-1降低（?1.28%；95%置信区间：2.16, ?0.40；p < 0.01）和尿尿素降低（?5.00 mg/dL；95%置信区间：8.84, ?1.16；p = 0.01）相关。在肾移植患者中，尿液中的黑碳含量与肾小球和肾小管损伤的生物标志物显著相关。此外，居住在距离主要道路较远的地方与肾脏功能改善相关，这强调了例如黑碳积累对移植后肾脏健康的影响。
引言
黑碳（BC）是细颗粒物（PM2.5）的主要成分，主要来源于燃料、生物质和其他含碳材料的燃烧，包括发动机排放（Mannucci和Franchini，2017；Schwarze等人，2006）。PM2.5和黑碳都与严重的健康问题有关（Rasking等人，2022；WHO，2021），因为它们能够穿透人体肺部最深的部分，甚至进入全身循环系统，包括大脑（Vanbrabant等人，2024）和肾脏（Rasking等人，2023）。此前我们已经证明了这些黑碳颗粒在移植后一年内在肾移植受者的肾脏中的迁移和积累（Rasking等人，2023）。
由于肾脏具有过滤功能，它可能特别容易受到有毒物质（如PM2.5和黑碳）的损害。证据表明，PM2.5的暴露是导致肾脏健康问题的几个已知风险因素，包括糖尿病（Bowe等人，2018a）、高血压（Niu等人，2023）和胰岛素抵抗（Brook等人，2013；Haberzettl等人，2016）。除了这些间接途径外，PM2.5还与直接的肾脏后果相关，包括估算的肾小球滤过率（eGFR）降低（Mehta等人，2016）、肾功能加速下降（Mehta等人，2016），以及慢性肾病（CKD）和终末期肾病（Bowe等人，2018b）的发病率增加。
据推测，PM2.5和黑碳可能通过类似影响心血管疾病的机制导致肾脏疾病（Bo等人，2021）。例如，PM2.5和黑碳可能导致氧化应激和全身炎症，从而引发间质纤维化、肾小管萎缩和内皮损伤（Bo等人，2021）。然而，PM2.5和黑碳也可能通过肺泡空间进入全身循环系统，在那里它们可能与组织成分相互作用，对远端器官（如肾脏）造成有害影响（Chin，2015）。
与普通人群相比，肾移植受者可能对PM2.5和黑碳等污染物更为敏感，因为他们需要接受免疫抑制治疗，并且患心血管疾病的风险更高（Rangaswami等人，2019；Rasking等人，2022）。后者已经与较高的PM2.5和黑碳暴露水平密切相关（Du等人，2016；Rangaswami等人，2019）。鉴于这种潜在的更高敏感性，了解这些环境因素如何影响这一亚群体的肾脏功能至关重要。在这项研究中，我们评估了PM2.5、黑碳以及居住距离主要道路的距离对移植后一年肾移植受者肾脏功能的影响。
研究人群
研究人群
我们的研究队列包括2019年10月至2023年12月在鲁汶大学医院（UZ Leuven）接受单侧肾移植的所有成年人。在移植时以及移植后3个月、12个月和24个月，由受过培训的医生进行了规定的活检；必要时还进行了临床指征活检。共有185名患者参加了为期一年的活检并提供了24小时尿液样本。鲁汶大学医院的伦理委员会批准了这些数据的二次使用。
肾移植受者的特征
在最初纳入的185名患者中，最终用于尿液黑碳（n = 183）和组织黑碳（n = 172）分析的队列在流程图中进行了总结（补充图S1）。肾移植研究人群的特征在表1中描述。患者的平均（标准差）年龄为58.40岁（标准差11.36岁），其中37.16%为女性。总体而言，患者略超重，BMI为26.1（标准差4.52），71.04%从未吸烟。移植与
讨论
在这项研究中，我们评估了细颗粒物，尤其是尿液和肾脏组织中的黑碳，对移植后一年肾移植受者肾脏功能的影响。我们发现尿液中黑碳含量较高与肾小管损伤和肾小球功能障碍的尿液标志物升高相关，同时肾脏功能参数也有所下降。此外，居住距离主要道路较远与肾脏功能改善相关。
结论
我们证明了尿液中的黑碳与移植后一年肾移植受者肾小球和肾小管损伤的标志物相关。这些关联在多个尿液生物标志物中都是一致的，表明黑碳暴露对肾小球和肾小管都产生了影响。黑碳代表了一种环境纳米颗粒暴露，将我们的发现与环境对肾脏健康的影响联系起来。黑碳暴露水平的增加
作者贡献声明
Leen Rasking：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、方法学、研究设计、资金获取、正式分析、数据管理、概念化。Kenneth Vanbrabant：撰写 – 审稿与编辑、可视化、方法学。Liesa Engelen：撰写 – 审稿与编辑、方法学。Michelle Plusquin：撰写 – 审稿与编辑、可视化、监督、正式分析。Katrien De Vusser：撰写 – 审稿与编辑、监督、项目管理
资金支持
作者感谢哈瑟尔特大学（Hasselt University）的特别研究基金（BOF）对L.R.的支持（BOF20DOC15）。BOF在论文的设计、实施和准备过程中没有发挥作用。此外，Tim S. Nawrot还获得了Methusalem的资助。
利益冲突声明
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：Tim S. Nawrot拥有由鲁汶天主教大学（Katholieke Universiteit Leuven）和哈瑟尔特大学（Universiteit Hasselt）颁发的专利#11002679。如果还有其他作者，他们声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
作者感谢J. De Loor女士在收集和运输肾活检组织和尿液样本方面提供的指导和帮助。作者还要感谢鲁汶肾脏移植合作小组的各个中心，以及参与这项研究的临床医生、实验室技术人员、外科医生、护理人员和患者。
