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为评估铝（Al）暴露风险，研究人员拓展并验证基于生理的毒代动力学（PBTK）模型。该模型可模拟不同年龄段人群多种途径的铝暴露，预测结果与多源数据吻合良好，为铝暴露风险评估提供有力工具。
在现代生活中，铝可谓无处不在。它被广泛应用于疫苗和过敏原免疫治疗产品的佐剂中，能增强免疫反应；在抗酸剂里作为活性成分，帮助缓解胃酸过多；但同时，它也可能作为污染物存在于肠外营养（PN）溶液中。然而，铝暴露对人体健康的影响却充满不确定性。当铝暴露水平过高时，会对骨骼、肝脏和中枢神经系统产生毒性作用，引发如骨软化症等疾病。目前，由于缺乏人体毒代动力学研究，难以准确评估铝暴露风险，这就像在黑暗中摸索，无法精准判断铝对健康的威胁程度。
为了打破这一困境，来自德国波茨坦大学（University of Potsdam）和保罗?埃里希研究所（Paul-Ehrlich-Institut）的研究人员开展了一项重要研究。他们对先前建立的铝 PBTK 模型进行了拓展和验证，旨在建立一个能准确模拟不同年龄段人群从多种来源暴露于铝的风险评估模型。
研究人员在研究中运用了多种技术方法。首先，构建了核心模型结构，以普通微分方程（ODEs）描述铝在血液和组织中的变化速率。接着，基于钙（Ca）动力学建立动态骨模块，将铝在骨中的摄取和释放与钙联系起来，以此反映儿童和青少年时期骨代谢的变化。同时，建立肾清除模块，改进了铝的肾清除描述方式。在剂量模块方面，纳入了多种铝暴露途径，如食物、抗酸剂、PN 等。此外，还考虑了年龄依赖性生理变化，使模型更贴合实际情况。在验证模型时，收集了大量不同条件下的铝浓度数据，涵盖食物、PN、疫苗佐剂等多种暴露场景。
在研究结果方面：
- 模型参数估计：对模型拓展后重新估计参数，发现参数Krob的估计值改善了模型拟合，且新模型的拟合优度与原模型基本相同，说明新增模块未影响模型性能。同时，新模型可预测儿童的铝暴露情况，由于儿童钙周转增加，其铝在骨中的摄取和释放速率比成人更大。
- 食物摄取铝的模型验证：模拟从出生到成年通过食物摄入铝的情况，结果显示血浆、骨、脑和肝中的铝浓度预测值与文献参考值吻合良好，模型能很好地捕捉各器官铝浓度的变化范围，表明模型能合理反映食物铝暴露情况。
- 佐剂中铝暴露的模型验证：估计了不同佐剂的零级吸收速率，模拟大鼠和人类的铝暴露。在大鼠实验中，模型准确预测了两种佐剂处理后血浆和骨中铝浓度的增加，以及脑暴露的轻微增加；在人类实验中，模型预测的尿铝排泄数据与接受皮下免疫治疗（SCIT）的患者数据相符。
- 肠外营养中铝暴露的模型验证：针对新生儿、儿童和成人接受含铝 PN 的研究进行验证。模型准确预测了新生儿骨中铝浓度的大幅增加以及肾脏和肝脏的暴露增加；准确预测了儿童肝脏中的铝暴露，对血浆浓度略有高估；对成人骨中铝暴露的预测也较为合理，在其他相关研究中未出现系统性高估情况。
- 长期26Al 保留的模型验证：以26Al 全身保留数据验证模型，发现模型在短期和长期保留预测上都表现良好，尤其在长期保留方面，准确预测了约 2% 的剂量保留，成功验证了新的骨模块。
研究结论和讨论部分指出，该研究成功拓展了铝 PBTK 模型，其适用范围更广，能模拟多种铝暴露场景，可用于风险评估。模型在多种暴露场景下得到了广泛验证，涵盖了几乎所有可能的铝暴露模式（除皮肤和吸入暴露）。尽管数据存在异质性和不一致性，但模型在毒理学相关组织中未显示出系统性偏差。同时，研究还发现不同佐剂的吸收速率差异显著，骨模块中纳入钙动力学显著提高了模型对长期铝暴露的预测能力。该模型是目前唯一经过验证的可预测多种来源铝暴露的模型，为铝暴露风险评估提供了重要工具，对保障公众健康具有重要意义。
