同型半胱氨酸在镉、铅暴露与全因及心血管死亡率关联中的中介作用：一项基于NHANES的队列研究

本研究探讨了血液镉(Cd)和铅(Pb)暴露通过影响血浆同型半胱氨酸(Hcy)水平进而增加全因及心血管疾病(CVD)死亡风险的潜在机制。研究人员基于NHANES队列数据，采用Cox回归、限制性立方样条及中介分析等方法，发现Cd、Pb及Hcy的第四分位数组均显著提升死亡风险，且Hcy分别介导了Cd与Pb对全因死亡(4.11%和11.05%)及CVD死亡(5.81%和7.69%)的影响。该研究为重金属心血管毒性的代谢通路机制提供了重要流行病学证据。

　　

心血管疾病（CVD）是全球死亡的首要原因，约占2019年总死亡率的30%。除不健康生活方式和遗传等传统风险因素外，铅、镉等环境重金属也被认为会增加CVD风险。研究表明，暴露于这些金属与冠心病、中风、心脏病发作、充血性心力衰竭以及死亡等状况相关。潜在机制包括引起氧化应激、抑制血管生成、诱导表观遗传变化以及影响锌、铁和钙等矿物质。然而，重金属暴露通过代谢途径在CVD中的确切作用仍需进一步研究。

同型半胱氨酸（Homocysteine, Hcy）是一种含硫氨基酸，在称为甲基化循环的代谢过程中起着至关重要的作用。高同型半胱氨酸血症是许多代谢疾病的潜在风险因素，包括CVD。例如，血浆同型半胱氨酸水平高于10 μmol/L被认为是CVD和缺血性心脏病发展的风险因素。一项荟萃分析表明，同型半胱氨酸每增加5 μmol/L，冠心病死亡风险增加52%，心血管死亡风险增加32%。第四同型半胱氨酸四分位数组的全因和CVD死亡调整后风险比大约是最低四分位数组的两倍。机制上，同型半胱氨酸可能通过μ-钙蛋白酶激活、Toll样受体4激活、氧化应激、改变血液凝血特性以及引起血管狭窄的肌肉细胞增殖增加来驱动CVD过程。

大量流行病学研究报告了铅和镉暴露与血浆同型半胱氨酸水平升高之间的关联。韩国一项基于社区的前瞻性队列发现血铅和同型半胱氨酸水平之间存在正相关关系。在中国一项涉及非职业暴露人群的研究中，较高的血镉和血铅浓度与同型半胱氨酸水平升高相关。巴尔的摩记忆研究发现，50-70岁巴尔的摩居民的血铅水平与同型半胱氨酸水平呈正相关。在波兰职业性铅暴露的工人中，同型半胱氨酸水平略高于一般人群，且血铅水平与同型半胱氨酸水平相关。然而，据我们所知，目前尚未有前瞻性研究探讨同型半胱氨酸在铅和镉暴露与死亡率关系中的作用。

在当前的研究中，我们旨在利用美国国家健康与营养 examination调查（NHANES）的数据，评估血浆同型半胱氨酸在镉和铅暴露与全因及心血管（CVD）死亡率关联中的潜在作用。

本研究主要基于NHANES公共数据库的公开数据，运用了多种统计和流行病学分析技术。研究人群来源于NHANES 2003-2004和2005-2006周期中检测了同型半胱氨酸水平的参与者。血液镉和铅浓度采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测量。血浆总同型半胱氨酸浓度使用全自动荧光偏振免疫分析法（FPIA），即“Abbott Homocysteine assay”进行检测。死亡率信息通过关联国家死亡指数（NDI）数据库获取，跟踪至2019年12月31日。统计分析采用了Cox比例风险回归模型评估关联性，使用限制性立方样条（RCS）分析非线性关系，并利用R包“mets”进行生存分析的中介效应分析，以量化同型半胱氨酸在重金属暴露与死亡率关联中的中介比例。

参与者特征

在6456名参与者中，平均年龄为54.08岁。中位随访14.33年期间，观察到1642例（25.43%）全因死亡和575例（8.91%）心血管死亡。血镉和铅水平较高的参与者往往年龄较大、教育程度较低、收入较低且吸烟。

镉和铅暴露与全因和CVD死亡率的关联

调整混杂因素后，血镉和铅水平（自然对数转换后）每增加一个单位，与全因死亡风险显著升高相关[风险比（HR）分别为1.48和1.31]；与CVD死亡风险也显著相关[HR分别为1.54和1.45]。与最低四分位数相比，镉和铅的第四四分位数与全因死亡率风险升高相关[HR分别为1.91和1.38]，与CVD死亡率风险也升高[HR分别为1.85和1.55]。RCS分析提示镉、铅与全因死亡率存在非线性关联，镉与CVD死亡率存在非线性关系，而铅、同型半胱氨酸与CVD死亡率存在线性关联。

镉、铅与同型半胱氨酸的关联

RCS分析表明，较高的血镉和铅水平与非线性的血浆同型半胱氨酸浓度增加相关。

同型半胱氨酸与全因和CVD死亡率的关联

调整后的Cox模型显示，血浆同型半胱氨酸浓度与全因和CVD死亡率呈显著正相关[HR分别为2.09和2.01]。与同型半胱氨酸最低四分位数相比，最高四分位数与全因和CVD死亡率风险显著正相关[HR分别为1.74和1.67]。RCS分析揭示同型半胱氨酸与全因死亡率呈正非线性关联，而与CVD死亡率呈正线性关联。

同型半胱氨酸对镉和铅暴露与全因和CVD死亡率关联的中介分析

中介分析显示，血浆同型半胱氨酸水平显著贡献于观察到的镉、铅暴露与死亡率之间的关系。具体而言，同型半胱氨酸分别介导了镉和铅暴露对全因死亡率总效应的4.11%和11.05%，以及对CVD死亡率总效应的5.81%和7.69%。

铅对镉与全因和CVD死亡率关联的修饰效应

通过引入镉和铅的交互项分析发现，铅显著修饰了镉引起的同型半胱氨酸变化，但并未显著影响镉与全因或CVD死亡率之间的关系。

本研究观察到较高的血镉和铅水平与升高的同型半胱氨酸浓度显著相关。此外，升高的镉、铅和同型半胱氨酸浓度均与更高的全因和CVD死亡风险相关。中介分析揭示，血浆同型半胱氨酸可能是镉、铅暴露与全因及心血管死亡风险之间观察到的正相关关系的一个重要贡献者，这可能反映了与重金属相关心血管风险潜在通路相关的生物学途径。铅显著修饰了同型半胱氨酸对镉与心血管和全因死亡率关联的影响。

该研究的发现与先前证明铅和镉暴露与全因和CVD死亡率增加相关的研究一致。重要的是，我们观察到同型半胱氨酸（一个已识别的CVD独立风险因素）可能在铅和镉暴露对这些死亡结局的不利影响中扮演暗示性的角色。同型半胱氨酸是心血管疾病的一个众所周知的独立风险因素。镉和铅暴露相关的同型半胱氨酸浓度升高可能反映了与心血管系统损伤相关的通路。

然而，值得注意的是，对于镉，同型半胱氨酸的贡献对CVD死亡率似乎比全因死亡率更显著，这与同型半胱氨酸是镉-CVD关联中的关键贡献者的假设一致。然而，对于铅，同型半胱氨酸对全因死亡率的贡献大于对CVD死亡率的贡献。这种差异的一个可能解释在于镉和铅 distinct（不同的）毒理学机制。

本研究存在几个局限性。首先，我们研究中的所有参与者都是美国人，因此在将我们观察到的结果解释和推广到其他种族群体或地区时应谨慎。其次，使用单点全血采集来评估镉和铅暴露可能仅代表基线时的暴露水平，随访期间镉和铅的变化未知。第三，CVD进展过程中同型半胱氨酸水平的升高引发了关于铅和镉诱导的同型半胱氨酸升高在驱动CVD中的具体作用的问题。第四，研究的观察性性质固有地限制了因果推断。第五，这项流行病学研究无法完全解释镉和铅暴露诱导全因和CVD死亡风险的分子机制。

总之，本研究结果表明，监测和干预同型半胱氨酸水平可能为减轻重金属暴露带来的心血管健康风险提供新的策略。未来的研究应进一步探索同型半胱氨酸与重金属相互作用的分子机制，并考虑在其他人群和环境中验证这些发现。