墨西哥城出生队列中必需与非必需金属对儿童智力功能的多介质生物标志物研究

研究人员针对金属暴露对儿童智力发展的复杂影响，采用多介质生物标志物(MMB)和加权分位数和回归(WQS)方法，分析了墨西哥城出生队列中13种金属的混合暴露效应。研究发现镉(MMB-Cd)和砷(MMB-As)显著降低48月龄儿童McCarthy智力评分(GCI)，而锰(MMB-Mn)、硒(MMB-Se)和钼(MMB-Mo)则呈现保护效应。该研究创新性地解决了多污染物混杂问题，为环境神经毒理学提供了新的评估范式。

　　

在环境健康领域，金属暴露对儿童神经发育的影响一直是研究热点。传统研究多采用单一污染物模型，但现实中儿童往往同时暴露于多种金属混合物中，这些金属可能来自共同污染源（如墨西哥传统的铅釉陶器），导致评估单个金属效应时存在严重混杂。更复杂的是，金属间存在拮抗或协同作用——例如锰(Mn)的神经发育效应呈倒U型曲线，而镉(Cd)和砷(As)等即使低剂量也可能损害认知功能。这种复杂性使得公共卫生干预面临巨大挑战：若错误识别"罪魁祸首"金属，将导致资源浪费和干预失效。

为破解这一难题，来自美国威斯康星大学密尔沃基分校（University of Wisconsin-Milwaukee）和墨西哥国家公共卫生研究所的研究团队创新性地采用多介质生物标志物(Multi-Media Biomarker, MMB)方法，分析了PROGRESS（Programming Research in Obesity, Growth, Environment, and Social Stressors）出生队列数据。该研究发表在环境科学权威期刊《Environmental Research》上，首次系统评估了7种非必需金属（铅Pb、镉Cd、汞Hg、砷As、锶Sr、钡Ba、铯Cs）与6种必需金属（锰Mn、铜Cu、硒Se、钼Mo、镁Mg、锌Zn）对墨西哥儿童智力功能的独立影响。

研究团队运用三大关键技术：1）通过加权分位数和回归(WQS)构建MMB指数，整合孕期至儿童期血液、尿液、指甲等多介质生物样本数据；2）采用广义线性模型分析金属混合物与McCarthy儿童智力量表(GCI)的关联，计算四分位数间距(IQR)变化对应的β值；3）创新性地比较单污染物与多污染物模型，量化共污染物混杂效应。队列包含604名48月龄儿童，通过多重插补处理缺失数据，并控制母亲智商(WAIS)、家庭环境(HOME评分)等混杂因素。

研究结果揭示：

1. 单污染物模型显示镉(β=-1.30)和砷(β=-1.40)对GCI的负面趋势最强，锰(β=2.28)和硒(β=2.07)则显著提升认知得分。
2. 多污染物模型中钡(Ba)的效应增强83%，提示其神经毒性可能被其他金属掩盖；而镁(Mg)出现反常负关联(β=-1.71)，反映与锶(Sr)等金属的复杂交互。
3. 敏感性分析证实汞(Hg)和钡(Ba)的神经毒性具有稳健性，无论MMB构建时设定正向或负向约束均显示有害效应。
4. 性别差异虽未达统计学意义，但女性对镉、砷的敏感性更高，GCI降幅达2.4分。

讨论部分指出三大突破：首先，证实墨西哥铅釉陶器不仅是铅源，还可能释放钡、锶等未被充分认识的神经毒物；其次，钼(Mo)的保护效应(β=2.86)在调整混杂后增强，提示其作为认知促进剂的潜力；最后，通过MMB方法解决了传统研究中"介质选择偏倚"——例如镁的尿浓度与血浓度可能反映不同暴露模式。

该研究对环境政策具有直接指导意义：一方面证实降低陶器中镉、砷含量的紧迫性，另一方面提示营养干预（如增加富硒食物）可能抵消部分金属毒性。局限性在于样本量限制了对铯(Cs)等低丰度金属的检测效能，且未分析金属-营养物质的生化交互机制。未来研究可结合代谢组学，深入揭示金属混合物影响神经发育的分子通路。这项开创性工作为发展中国家应对金属污染提供了精准干预的新框架。