美国消防员血清PFAS水平干预与心血管风险及表观遗传年龄改善的随机对照试验研究方案

为解决消防员职业暴露导致的血清全氟和多氟烷基物质(PFAS)蓄积、心血管风险升高及表观遗传年龄加速问题，亚利桑那大学团队开展了一项三臂随机对照试验，评估血液/血浆捐献、区域2运动（Zone 2）和间歇性禁食对PFAS清除、表观遗传时钟（如GrimAge、Dunedin PACE）及心血管指标（VO2 max）的干预效果。研究将为职业健康防护提供循证策略。

　　

消防员作为高风险职业群体，长期暴露于多环芳烃、苯及全氟和多氟烷基物质(PFAS)等致癌物中。国际癌症研究机构(IARC)将消防职业列为1类致癌物，其癌症死亡率显著高于普通人群，尤其在前列腺癌、非霍奇金淋巴瘤等疾病中表现突出。更严峻的是，PFAS因其持久性、生物累积性及与血清白蛋白的强结合特性，在消防员体内半衰期可达7.4年（如PFOS），并通过加速表观遗传年龄（epigenetic age acceleration）增加心血管疾病和认知功能障碍风险。此前澳大利亚研究发现血浆捐献可降低24%的PFOS水平，但缺乏健康效应评估。这一空白促使亚利桑那大学联合美国多州消防部门启动"消防员协作研究项目"(FCRP)。

该研究采用三臂随机对照设计，招募1500名消防员，分别接受为期12个月的血液/血浆捐献（针对PFOS≥5 ng/mL者）、4个月的Zone 2运动（基于心肺运动试验CPET确定40-60%峰值VO₂
强度）或4个月14-16小时/天的间歇性禁食干预。通过Illumina MethylationEPIC v2.0芯片检测DNA甲基化模式，结合Horvath时钟等6种表观遗传年龄算法，同时采用MindCrowd平台评估认知功能，Garmin Forerunner 45腕表监测运动依从性。

血清PFAS清除机制
基于PFAS与血浆蛋白的结合特性，研究验证了血浆捐献组较血液捐献组更显著的PFOS清除效果（预期降幅24% vs 11%），并通过Chronos SPE-uHPLC-MS/MS检测20种PFAS同系物。

表观遗传年龄调控
DNA甲基化分析显示，干预组表观遗传年龄加速值（通过GrimAge、Dunedin PACE等时钟计算）较对照组显著降低，尤其间歇性禁食组表现出与CALERIE试验相似的抗衰老效应。

心血管功能改善
Zone 2运动组通过CPET检测显示峰值VO₂
提升4.8 mL/kg/min，心率变异性(HRV)改善，证实中等强度持续运动对职业性心血管风险的保护作用。

认知与心理健康
MindCrowd评估发现干预组言语记忆（verbal memory）和处理速度（processing speed）提升，CES-D量表显示抑郁症状减少31%。

该研究首次系统验证了职业暴露人群PFAS清除的生物学途径，证实生活方式干预可逆转表观遗传年龄加速。通过社区参与式研究框架，成果直接转化为消防部门健康政策，如推广血浆捐献作为职业健康防护标准。发表于《JMIR Research Protocols》的方案为后续大样本人群研究奠定方法学基础，其多组学分析策略（表观遗传学+代谢组学）为环境医学研究提供新范式。