金属植入物源性钴离子暴露与贫血及心血管疾病的剂量-效应关系：基于NHANES队列的毒性机制研究

这篇研究通过NHANES大数据揭示金属植入物导致的血钴浓度升高（0.42 nmol/L）与贫血（OR=1.36）及心血管疾病（CVD）的显著关联，首次发现3.94 nmol/L的钴毒性阈值，为临床监测植入患者系统性毒性提供循证依据。

　　

引言

钴铬钼（Co-Cr-Mo）合金作为人工关节主流材料，全球年植入量超200万例，其磨损释放的钴离子引发系统性暴露担忧。历史事件如"钴啤酒心肌病"和职业暴露研究提示心血管风险，但缺乏大样本人群证据。本研究首次基于美国国家健康与营养调查（NHANES 2015-2018）数据，系统分析血钴浓度与贫血、心血管疾病亚型的关联。

方法

纳入6,800名40岁以上参与者，通过ICP-MS精确测定血钴浓度。采用多变量逻辑回归、限制性立方样条（RCS）和阈值效应分析，评估钴与贫血（依据Hb标准或用药史）及6种CVD亚型（心绞痛、心律失常等）的关系。模型调整人口学特征、生活方式及代谢指标。

结果

金属植入与钴暴露：植入者血钴浓度显著增高0.42 nmol/L（95%CI: 0.33-0.51）。

贫血风险：每1 nmol/L钴增量对应36%贫血风险上升（OR:1.36），Q3组风险达Q1组4.76倍，呈现线性剂量效应。

心血管疾病：发现3.94 nmol/L关键阈值——低于该值时钴与CVD关联更强（OR:1.27），尤其影响心绞痛、心律失常和卒中（非线性关系）；而心衰和心脏病发作呈线性风险增长。

性别差异：男性对钴毒性更敏感，可能与睾酮调控氧化应激通路（RISK/SAFE）相关。

机制探讨

贫血机制：钴通过竞争性抑制铁转运蛋白（ferroportin）、阻碍血红素合成酶（ALA synthase）及诱导血红素加氧酶（HO-1）三重途径破坏红细胞生成。

心脏毒性：线粒体呼吸链抑制（复合物III）、钙超载及ROS爆发共同导致心肌电活动紊乱，但未发现与心肌梗死的关联，提示钴主要影响心肌功能而非冠脉事件。

临床启示

研究建议对金属植入患者定期监测血钴浓度，尤其关注3.94 nmol/L预警阈值。体育锻炼和血压控制可部分抵消钴毒性，为风险管理提供新思路。未来需纵向研究阐明钴在器官特异性损伤中的分子机制。