美国人群血清全氟化合物与心血管疾病的关联：2007-2018年NHANES数据分析揭示MPAH和PFDE的独立风险作用

本刊推荐：本研究基于美国国家健康与营养调查（NHANES）大样本数据，首次系统揭示血清中2-(N-甲基-全氟辛烷磺酰胺)（MPAH）和全氟癸酸（PFDE）与心血管疾病（CVD）风险呈正相关，且在睡眠质量差及高强度体力活动人群中关联尤为显著。该发现为环境污染物（PFCs）致心血管病变的机制研究提供了新的流行病学证据，对公共卫生政策制定具有重要启示意义。

　　

背景

全氟化合物（PFCs）是一类具有不同长度全氟化碳链和带电官能团的合成化合物，凭借其化学和热稳定性、低表面自由能和表面活性，被广泛应用于不粘炊具、纺织品、纸张、食品包装材料和地毯保护涂层中。这类物质可在环境中持久存在，并通过饮用水、膳食摄入、空气吸入、皮肤吸收等途径进入人体，其中膳食摄入是普通人群的主要暴露途径。与许多其他有机污染物相似，PFCs具有持久性、毒性和生物累积性。动物实验研究表明，PFCs进入体内后通过肝肠循环穿透胎盘，主要分布在血清、肝脏和肾脏中，不易被代谢清除。流行病学研究报告表明，长期接触PFCs能够引发遗传疾病、神经毒性、免疫毒性、生殖毒性以及肝毒性。

心血管疾病（CVD）是危害人类健康的最常见疾病，占全球死亡人数的近三分之一，是死亡率最高的疾病。随着经济增长和人们生活方式的改变，CVD的发病呈现年轻化趋势，且发病率逐年上升。许多最新研究证明，环境暴露可能是影响CVD风险的重要因素。多项研究发现，PFCs暴露对CVD相关风险因素如高尿酸血症、脂代谢紊乱和葡萄糖稳态受损具有重要影响。同时，PFCs暴露会破坏甲状腺信号通路并影响甲状腺激素分泌。然而，关于PFCs暴露与CVD发病率关系的研究很少。早期对1999-2014年国家健康与营养调查（NHANES）的研究发现，总PFCs暴露与总CVD呈正相关。另一项对1999-2003年NHANES的研究发现，一种PFCs——全氟辛酸（PFOA）暴露与中风和冠心病（CHD）相关。然而，这些研究要么研究对象较少，没有更新数据，要么只关注一种PFCs。

材料与方法

本研究选取了NHANES六个调查周期（2007-2008年、2009-2010年、2011-2012年、2013-2014年、2015-2016年和2017-2018年）的数据。在排除20岁以下参与者、未完成CVD医学检查或妊娠者、缺乏PFCs信息和其他变量信息的参与者后，最终共有6878名参与者被纳入本次分析。

所有血清样本均由美国疾病控制与预防中心进行分析和质量控制。采用自动固相萃取/串联质谱/高效液相色谱/同位素稀释法测定血清PFCs浓度。共测定了12种血清PFCs，本研究分析了其中检测值高于检测限（LOD）80%以上的七种PFCs：全氟癸酸（PFDE）、全氟辛酸（PFOA）、全氟辛烷磺酸（PFOS）、全氟己烷磺酸（PFHS）、全氟壬酸（PFNA）、2-(N-甲基-全氟辛烷磺酰胺)（MPAH）和全氟十一酸（PFUA）。

所有CVD结果包含20岁及以上参与者中充血性心力衰竭（CHF）、冠心病（CHD）、心绞痛、中风和心脏病发作的阳性诊断。通过人口统计问卷获得年龄、性别、种族/民族、家庭贫困收入比（PIR）和教育水平的信息；通过健康问卷获得酒精摄入信息；通过实验室检查获得血清可替宁、总胆固醇、尿白蛋白和尿肌酐信息；通过体格检查获得身高和体重数据并计算体重指数（BMI）。高血压定义为平均收缩压（SBP）≥140 mmHg或平均舒张压（DBP）≥90 mmHg。糖尿病定义为有医生诊断的阳性病史。使用代谢当量（MET）来量化体力活动水平，并根据Pate等人的模型对MET强度进行分类（ sedentary, <3 met; moderate, 3–6 vigorous,>6 MET）。根据睡眠持续时间类型和睡眠持续时间将睡眠分为健康睡眠、中度睡眠和不良睡眠。上述变量均被视为协变量。

使用SPSS（24.0版）和R（4.1.2版）软件进行统计分析。分析前对连续变量进行正态分布检验，变量以平均值±标准差（SD）或中位数（四分位距）表示。两组间的差异采用独立样本t检验或Mann-Whitney U秩和检验进行分析。分类变量以频率（百分比）表示，组间差异采用χ²检验。使用逻辑回归模型评估PFCs暴露与CVD之间的关联。将血清PFC浓度作为连续变量或四分位数输入，并选择年龄、性别、种族、家庭PIR、教育水平、BMI、饮酒量、血清总胆固醇量、血清可替宁水平、高血压和糖尿病作为混杂因素。模型1是单变量分析，未调整协变量。模型2调整了年龄、性别和种族；模型3调整了年龄、性别、种族、家庭PIR、教育水平、BMI、饮酒、血清总胆固醇、高血压和糖尿病。同时，基于模型3，分析了总PFCs和单个PFCs与特定CVD（包括充血性心力衰竭、CHD、心绞痛、心脏病发作和中风）的关联。随后分别按性别、年龄、种族、家庭PIR、教育水平、BMI、饮酒、高血压和糖尿病进行亚组分析，以研究单个PFCs与总CVD之间的关系及其显著性水平是否与这些因素存在交互作用。进行了敏感性分析以检验结果的稳健性，调整了更多CVD相关混杂因素，包括性别、年龄、种族、教育水平、家庭PIR、BMI、饮酒状况、糖尿病、高血压、血清可替宁浓度、血清总胆固醇、尿白蛋白、尿肌酐。将所有参与者根据体力活动水平（ sedentary, moderate, vigorous）和睡眠质量（healthy, moderate, poor）进行分组，以评估MPAH暴露与CVD风险之间是否存在交互作用。所有P值均为双侧，P <0.05被认为具有统计学意义。

结果

研究人群的基本特征显示，共有6878名参与者入选，其中男性3636人（52.86%），女性3242人（47.14%），平均年龄为（49.42±17.37）岁。与无CVD者相比，患有CVD的人年龄明显更大，男性更多，非西班牙裔白人和黑人的比例更高，BMI更高，高血压和糖尿病更多，教育水平、家庭PIR和酒精摄入量更低。此外，年龄较大、男性、高家庭PIR、高血压、高血清胆固醇、较低BMI和酒精摄入量的人总血清PFCs较高。

患有CVD的患者其总PFCs和单个PFCs水平显著高于无CVD者。在这六个NHANES调查周期中，PFOS、PFOA、PFHS和PFNA的监测含量较高，而PFDE、MPAH和PFUA的含量远低于前四种。此外，总PFCs和个别PFCs（PFOA、PFOS、PFHS、PFNA）水平逐年下降。然而，其他个别PFCs（PFUA、MPAH和PFDE）的水平变化不明显。

单变量分析显示，总PFCs和单个PFCs与CVD患病率显著相关。调整混杂因素（性别、年龄、种族、教育水平、家庭PIR、BMI、饮酒状况、糖尿病、高血压、血清可替宁浓度和血清总胆固醇浓度）后，总PFCs与CVD患病率无显著关联。两种单个PFCs，PFDE和MPAH，在模型3中与CVD呈正相关。PFDE与CVD呈正相关，且其四分位数与CVD相关（[Q2: OR = 1.205, 95% CI: 0.952–1.525], [Q3: OR = 1.112, 95% CI: 1.021–1.609], [Q4: OR = 1.351, 95% CI: 1.044–1.697]）。将PFDE四分位数作为连续变量，PFDE与CVD患病率相关（[OR = 1.080, 95% CI: 1.001–1.166]），且呈递增趋势（P = 0.047）。MPAH与CVD呈正相关，其每个四分位数均与CVD相关（[Q2: OR = 1.437, 95% CI: 1.108–1.863], [Q3: OR = 1.282, 95% CI: 0.854–1.448], [Q4: OR = 1.331, 95% CI: 1.067–1.710]）。将MPAH四分位数作为连续变量，MPAH与CVD相关（OR = 1.091, 95% CI: 1.013–1.175），且呈递增趋势（P = 0.022）。研究结果表明，血清MPAH/PFDE暴露与CVD风险增加之间存在潜在关联，且独立于经典风险因素。

在个体CVD患病率方面，调整所有协变量后，总血清PFCs水平与个体CVD之间无显著相关性。对于单个PFCs，完全调整后，MPAH与CHF、CHD和心脏病发作呈正相关。MPAH的每个四分位数均与充血性心力衰竭显著相关（[Q2: OR = 1.671, 95% CI: 1.067–2.618], [Q3: OR = 1.546, 95% CI: 1.043–2.290], [Q4: OR = 1.566, 95% CI: 1.042–2.354]）。将MPAH四分位数作为连续变量，MPAH与CHF相关（OR = 1.140, 95% CI: 1.006–1.293），且呈递增趋势（P = 0.028）。MPAH的每个四分位数均与CHD显著相关（Q2: OR = 1.434, 95% CI: 0.951–2.161; Q3: OR = 1.487, 95% CI: 1.050–2.105; Q4: OR = 1.473, 95% CI: 1.031–2.105）。将MPAH四分位数作为连续变量，MPAH与CHD相关（OR = 1.129, 95% CI: 1.010–1.262），且呈递增趋势（P = 0.033）。MPAH的每个四分位数均与心脏病发作呈正相关（Q2: OR = 1.404, 95% CI: 0.952–2.072）, （Q3: OR = 1.384, 95% CI: 0.993–1.928）, （Q4: OR = 1.151, 95% CI: 1.077–2.116）。将MPAH四分位数作为连续变量，MPAH与心脏病发作相关（OR = 1.134, 95% CI: 1.019–1.261），且呈递增趋势（P = 0.021）。此外，PFHS与充血性心力衰竭显著负相关。PFHS的每个四分位数均与充血性心力衰竭相关（Q2: OR = 0.877, 95% CI: 0.583–1.319）, （Q3: OR = 0.703, 95% CI: 0.461–1.072）, （Q4: OR = 0.591, 95% CI: 0.382–0.915）。将PFHS四分位数作为连续变量，PFHS与充血性心力衰竭相关（OR = 0.834, 95% CI: 0.727–0.957），且呈递增趋势（P = 0.01）。

MPAH与CVD患病率的亚组分析显示，年龄较大、男性、非西班牙裔白人、教育水平较高、家庭PIR较高和BMI较高的个体在MPAH暴露后更容易患CVD。在年龄较大、男性、非西班牙裔白人、教育水平较高和饮酒者群体中也发现了PFDE与CVD之间的显著关联。PFHS阳性与年龄较大和女性参与者的CVD相关。PFUA与年龄较大、教育水平较高和BMI较高的参与者的CVD呈正相关。PFOS与年龄较大和墨西哥裔美国人的CVD呈正相关。在敏感性分析中，进行了逻辑回归，调整了性别、年龄、种族、教育水平、家庭PIR、BMI、饮酒状况、糖尿病、高血压、血清可替宁和总胆固醇、尿白蛋白和肌酐；结果与先前的结果一致。

使用分层分析检验体力活动和睡眠的修饰效应。在高强度体力活动水平的人群中，MPAH暴露与CVD风险呈正相关，P = 0.031（Q2: OR = 2.585, 95% CI: 1.501–4.450）, （Q3: OR = 1.653, 95% CI: 0.974–2.804）, （Q4: OR = 2.037, 95% CI: 1.202–3.450）。在轻度或中度体力活动水平的人群中，未发现MPAH暴露与CVD风险相关。在睡眠不良的人群中，高剂量MPAH暴露与CVD风险呈正相关，P = 0.038（OR = 1.556, 95% CI: 1.059–2.285）。

讨论

作为一项全国性研究，我们在大样本数据中全面分析了总PFCs和七种单个PFCs与总CVD和特定CVD患病率的关系。在6878名成年参与者中，发现2007年至2018年血清全氟烷基化合物浓度总体呈下降趋势。接触总PFCs与成年人CVD发病率无显著相关性，但个别PFCs（MPAH和PFDE）在调整混杂因素后与CVD发病率呈显著正相关。进一步分析表明，年龄较大、男性和非西班牙裔白人、教育水平较高、家庭PIR较高和BMI较高的个体在接触MPAH后更容易发生CVD，而年龄较大、男性、非西班牙裔白人、教育水平较高和饮酒者群体在接触PFDE后也更容易发现CVD。对特定CVD（充血性心力衰竭、CHD、心绞痛、心脏病发作、中风）与单个PFCs关系的逻辑回归分析表明，MPAH与心力衰竭、CHD和心脏病发作的患病率显著正相关，但高剂量PFHS暴露与心力衰竭的发病率负相关。

许多研究探讨了总PFCs暴露与CVD之间的关联，但很少有研究检验MPAH暴露与CVD发展之间的关联。仅在一项对1999-2014年美国成年人的NHANES检查中发现，MPAH暴露水平升高与充血性心力衰竭呈显著正相关，但与总CVD无关。然而，在我们的研究中，MPAH暴露不仅与总CVD患病率呈正相关。进一步分析还显示MPAH暴露与充血性心力衰竭、CHD和中风的患病率存在显著正相关。我们研究中的数据来自NHANES数据库，但当前样本年份为2007年至2018年，数据已更新，能更好地反映MPAH暴露与CVD患病率之间的关联。迄今为止，尚未有MPAH暴露与CVD发生发展之间关系的生物学机制报道。然而，先前的研究发现，PFCs暴露可能通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPAR-α）、引起脂代谢紊乱、脂肪酸β-氧化、调节血管内皮细胞凋亡和炎症反应来影响CVD的发展。此外，最近的一项动物研究表明，慢性PFOA/PFOS会扩大斑块，损害内皮血管舒张功能，并使脂质谱向极高的VLDL-TG、较低的HDL-C和小而密的LDL转变，这提供了直接的实验证据，表明PFCs通过氧化应激和不良脂质重构加速动脉粥样硬化。因此，我们推测MPAH可能通过上述机制之一影响CVD的发生和发展。

据我们所知，这是首次发现PFDE与CVD之间存在显著正相关的研究。目前尚无相关研究报道。然而，Huang等人指出PFDE与CHD呈正相关。其他研究表明，PFDE与全负荷（AL）呈正相关。AL指数是心血管系统、炎症系统和代谢系统10种生物标志物的累积指数，AL升高与CVD风险增加相关。另一项对2011-2012年NHANES中1723名受试者的调查研究发现，PFDE可促进免疫炎症谱中淋巴细胞的增加，从而加剧炎症反应。全氟癸酸（PFDA）可间接影响血管内皮功能并在细胞和分子水平上诱导氧化应激。此外，炎症反应对CVD的发生、进展和临床并发症具有显著影响。因此，PFDE暴露可能破坏心血管、炎症和氧化应激系统，最终导致对CVD的不利影响。

我们还发现高水平的PFHS暴露与心力衰竭之间存在显著的负相关关系。Nelson等人对2003-2004年12至80岁NHANES参与者的研究表明，PFHS浓度与总胆固醇和非高密度脂蛋白胆固醇呈负相关。另一项对韩国人群的研究发现了类似的结果：Seo等人对韩国首批786名成年人进行的研究发现，PFHS水平与总胆固醇和高密度脂蛋白呈负相关，而胆固醇水平与心力衰竭患病率呈正相关，这可能部分解释了PFHS与心力衰竭之间的负相关关系。

我们进一步检验了体力活动水平和睡眠质量是否改变了PFCs暴露与CVD发病率之间的关系，因为通常认为不是PFCs本身，而是主要通过体力活动水平和睡眠质量等风险因素来增加患CVD的风险。Kaminsky等人发现，健康的生活方式，如充足的体力活动和充足的睡眠，可以影响CVD的传统风险因素并预防CVD。另一项研究确定睡眠时间短是几种CVD的潜在因果风险因素。然而，我们发现，即使在具有高强度体力活动和睡眠不良的参与者中，MPAH暴露仍然会增加CVD风险。假设可能的原因是体力活动可能通过影响代谢来促进PFCs的分布，或者睡眠剥夺可能影响代谢清除，从而影响PFCS的分布。

结论

我们的研究全面评估了七种血清PFCs暴露与美国成年人CVD的关联。我们发现两种单个PFCs，MPAH和PFDE，与CVD发病率显著正相关。进一步分析表明，MPAH与心力衰竭、CHD和心脏病发作呈正相关。这些发现为加强理解PFCs暴露对CVD和其他慢性疾病的影响提供了新的思路，并为未来的干预研究提供了更多证据。