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成本结局路径框架:整合社会经济影响的不良结局路径以支持政策制定
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月26日 来源:Toxicology 4.8
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为解决化学风险评估中社会经济影响缺失的问题,研究人员创新性地将成本结局(CO)与不良结局路径(AOP)框架整合,提出成本结局路径(COP)概念。以神经发育毒性为案例,通过AOP-helpFinder文本挖掘工具构建从智商(IQ)下降到社会经济负担增加的完整路径,为化学风险管理提供决策支持。该研究发表于《Toxicology》,首次实现生物学终点与社会经济成本的系统关联。
在当今化学物质广泛使用的背景下,环境暴露导致的健康风险评估面临重大挑战。虽然不良结局路径(Adverse Outcome Pathway, AOP)框架已成为化学风险评估的重要工具,但其主要聚焦生物学层面的分子-细胞-器官-个体级联反应,忽视了疾病带来的社会经济后果。这种局限性使得决策者难以全面权衡化学物质管控的成本效益,特别是在神经发育毒性等领域,化学暴露导致的智商(IQ)下降会产生深远的经济影响。据统计,欧洲每年因产前接触有机磷农药造成的IQ损失高达1300万点,带来1460亿美元的经济损失。这种生物学效应与社会经济后果的脱节,呼唤着风险评估框架的创新突破。
为填补这一空白,来自法国巴黎西岱大学等机构的研究团队在《Toxicology》发表开创性研究,提出成本结局路径(Cost Outcome Pathway, COP)新框架。该研究以神经发育毒性为模型,首次系统构建了从分子起始事件到社会经济负担的完整路径,将传统的AOP扩展为包含经济维度的COP。这一创新不仅为化学风险管理提供了更全面的决策依据,也为癌症、肥胖等环境相关疾病的成本评估开辟了新思路。
研究团队采用多学科交叉方法,核心是自主开发的AOP-helpFinder 2.0文本挖掘工具。该工具通过自然语言处理(NLP)技术筛查PubMed数据库中3800万篇文献,利用距离评分、位置评分和基于Fisher精确检验的置信评分(CS)系统,自动识别化学-事件和事件-事件关联。研究选取法国农业常用的24种农药(16种拟除虫菊酯和7种有机磷)作为应激源,通过专家知识库确定248个神经毒性相关生物事件。为捕捉社会经济影响,特别设置了"经济损失"、"生产力下降"等5个经济相关检索词。所有关联经过PubTator生物概念分析和PubPeer文献质量评估双重验证,确保结果的可靠性。
研究结果部分首先揭示了化学-事件关联特征。在2404条应激源-事件关联中,氯吡啶(CPF)占比达33%,其与乙酰胆碱酯酶(AChE)抑制的关联最为显著。但研究创新性地聚焦非胆碱能机制,发现CPF低剂量暴露可通过激活兰尼碱受体(RyR)和肌醇三磷酸受体(IP3R)导致谷氨酸增加,这成为构建新AOP的关键分子起始事件(MIE)。事件-事件关联分析显示,RyR和IP3R激活共同引发细胞死亡、神经炎症等级联反应,最终导致学习记忆障碍和IQ下降。
在COP构建方面,研究首次将"IQ下降"与"社会经济负担增加"建立因果联系。通过经济文献系统回顾,识别出8条具体成本路径:生物监测成本、补偿教育成本、医疗成本、犯罪社会成本、意外怀孕成本、寿命缩短、终身收入损失以及支付意愿(WTP)损失。其中,每损失1个IQ点带来的终身经济影响约为9,500-16,885欧元。这些成本被整合为"社会经济负担增加"这一伞形成本结局(CO),并成功录入AOP-Wiki数据库(AOP ID 490)。
讨论部分强调了COP框架的多重创新价值。方法学上,证实AOP-helpFinder工具可扩展至社会经济领域,为跨学科数据挖掘提供范例。理论上,提出的COP既保持AOP的压力源不可知特性,又新增AO-CO连接模块,实现生物学与经济学终点的无缝衔接。实践层面,该框架已应用于欧盟铅弹药管制等政策评估,证明其决策支持价值。研究同时指出,未来需考虑个体习惯等调节因素对IQ-经济关联的影响,并建议将发育神经毒性(DNT)测试纳入化学品常规评估。
这项研究开创性地搭建了连接分子机制与社会经济的评估桥梁,使化学风险管理从传统的"危害-暴露"二维模式,升级为"危害-暴露-成本"三维决策体系。随着COP概念的推广和完善,政策制定者将能更精准地权衡化学物质管控的社会经济效益,最终实现环境健康与经济可持续发展的双赢。该框架的应用前景不仅限于神经毒性领域,还可拓展至癌症、肥胖等各类环境相关疾病的经济负担评估,为公共卫生决策提供强有力的科学依据。
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