尿邻苯二甲酸酯暴露与老年人血浆神经丝轻链及认知功能的关系：重复测量与横断面分析

《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Urinary phthalate exposure in relation to plasma neurofilament light chain and cognitive function among older adults: Repeated-measures and cross-sectional analyses

　　

： 背景：在快速老龄化的人口中，保护认知功能是一项公共卫生优先事项。邻苯二甲酸酯（PAEs）是广泛用于塑料和消费品中的内分泌干扰化学物，实验研究表明其可能通过干扰内分泌信号、氧化应激和线粒体功能障碍影响神经元功能。然而，关于PAE暴露与中国老年人认知功能及神经损伤生物标志物关系的证据仍然有限。 方法：本研究依托上海社区老年人队列，于2019年、2021年和2023年三次调查中收集重复晨尿样本，采用液相色谱-串联三重四极杆质谱法测定10种PAE代谢物浓度。以2023年血浆神经丝轻链（NfL）水平和简易精神状态检查（MMSE）评分作为结局指标。重复测量分析纳入330名完成全部三次调查的参与者（其中175人具有完整MMSE数据），横断面分析纳入2023年1020名参与者。研究人员采用单污染物线性/逻辑回归、加权分位数和（WQS）回归及分位数g计算（quantile g-computation）评估PAE暴露与结局的关联。 结果：尿PAE代谢物在三次调查间的组内相关系数（ICC）范围为?0.08至0.24，提示显著的个体内时间变异性。主成分分析（PCA）显示DEHP氧化代谢物聚为一类，而MMP、MEP、MiBP和MnBP形成另一类暴露模式。重复测量分析中，分位数g计算显示2021年PAE混合物（β = 0.071；95% CI: 0.005, 0.138）及整合三次调查30种代谢物-访视测量的混合物（β = 0.096；95% CI: 0.003, 0.189）与血浆NfL水平升高相关。横断面分析中，MMP（β = 0.043；95% CI: 0.010, 0.076）、MiBP（β = 0.083；95% CI: 0.044, 0.123）和MnBP（β = 0.086；95% CI: 0.046, 0.125）经FDR校正后仍与NfL水平正相关。MiBP和MnBP还与MMSE总分及定向力、记忆力、语言和实践能力等分项得分降低相关。PAE混合物与认知障碍风险增加相关（OR = 1.294；95% CI: 1.084, 1.547）。 结论：本研究表明PAE暴露与老年人神经轴突损伤及认知功能下降相关，其中低分子量PAE代谢物（尤其是MiBP和MnBP）的关联最为显著。研究结果支持在老年人群中持续开展PAE生物监测，并建议未来采用更频繁的重复尿液采样和前瞻性队列设计以验证因果关系。

论文解读文章

一、研究背景与科学问题

随着全球人口老龄化进程加速，保护老年人认知功能已成为重要的公共卫生议题。认知功能衰退不仅严重影响老年人生活质量，也给家庭和社会带来沉重负担。在众多潜在的可干预因素中，环境化学物暴露日益受到关注。邻苯二甲酸酯（PAEs）作为一类广泛使用的增塑剂和消费品添加剂，普遍存在于食品包装、个人护理产品和室内环境中。实验研究提示，PAEs可能通过干扰内分泌信号、诱导氧化应激、损害线粒体功能等机制影响神经元功能，这为探讨PAE暴露与认知功能的关系提供了生物学依据。

然而，现有流行病学证据仍存在明显不足。美国国家健康与营养调查（NHANES）不同调查周期的分析结果并不一致，部分研究发现PAE暴露与老年人认知功能下降相关，另一些研究则未观察到显著关联。中国人群的证据尤为匮乏，仅有少数小样本研究提示高浓度邻苯二甲酸单乙基己酯（MEHP）与较差认知状态相关。此外，不同国家和地区人群的PAE暴露谱存在显著差异，西方人群的研究结论难以直接外推至中国人群。更为关键的是，既往研究大多依赖单次尿液样本评估暴露水平，鉴于PAEs半衰期短、个体内变异大，单次测量难以全面反映暴露特征。同时，多数研究仅采用认知评估量表作为结局指标，缺乏客观的神经损伤生物标志物。

基于上述研究空白，研究人员依托上海社区老年人队列，于2019年至2023年间开展三次随访调查，旨在实现以下目标：一是描述上海老年人PAE暴露特征及其时间变化规律；二是利用重复测量数据和横断面数据，系统评估PAE暴露与血浆神经丝轻链（NfL）水平及认知功能表现的关系。

二、研究设计与关键方法

本研究采用双分析设计，以重复测量样本为主要分析人群，并以2023年大规模横断面样本作为补充。研究对象来自上海开放社区老年人队列，纳入标准为年龄60岁及以上且在上海居住至少六个月，排除患有脑血管或神经系统疾病者。重复测量分析纳入330名完成2019年、2021年和2023年三次调查的参与者，其中175人具有完整MMSE数据。横断面分析纳入2023年1020名具有完整问卷和生物样本数据的参与者，其中13%与纵向队列重叠。

研究采用以下关键技术方法：晨尿样本经液相色谱-串联三重四极杆质谱法测定10种PAE代谢物浓度，包括单甲基邻苯二甲酸酯（MMP）、单乙基邻苯二甲酸酯（MEP）、单异丁基邻苯二甲酸酯（MiBP）、单正丁基邻苯二甲酸酯（MnBP）、单苄基邻苯二甲酸酯（MBzP）、MEHP、单-2-乙基-5-氧代己基邻苯二甲酸酯（MEOHP）、单-2-乙基-5-羟基己基邻苯二甲酸酯（MEHHP）、单-2-羧甲基己基邻苯二甲酸酯（MCMHP）和单-2-乙基-5-羧基戊基邻苯二甲酸酯（MECPP），浓度经尿肌酐校正。血浆NfL采用酶联免疫吸附试验测定，认知功能采用简易精神状态检查（MMSE）评估，涵盖定向力、记忆力、注意力和计算力、回忆力、语言和实践能力五个认知域。统计分析包括计算组内相关系数（ICC）评估重复测量的个体内一致性，主成分分析（PCA）刻画代谢物间的相关结构，单污染物线性/逻辑回归、加权分位数和（WQS）回归及分位数g计算评估单一代谢物和混合物的效应，并采用Benjamini-Hochberg方法控制多重检验的假发现率。

三、研究结果

（一）参与者特征与PAE暴露特征

重复测量样本中，57.6%的参与者年龄在70至79岁之间，43.6%为男性，中位体质指数（BMI）为25.05 kg/m2，中位估算肾小球滤过率（eGFR）为89.58 mL/min/1.73 m2。横断面样本中，49.8%的参与者年龄在70至79岁之间，45.2%为男性。十种PAE代谢物的检出率普遍较高（97.58%至100.00%），仅MBzP检出率较低（60.91%至74.24%）。中位浓度呈现明显的时间波动，例如MEP从2019年的6.47 μg/g肌酐升至2021年的11.31 μg/g，2023年回落至8.06 μg/g；MiBP在2021年（625.17 μg/g）显著高于2019年（388.18 μg/g）和2023年（119.46 μg/g）。三次调查间的ICC范围为?0.08至0.24，反映显著的个体内时间变异性。PCA分析显示，DEHP氧化代谢物在各调查年份均聚为一类，而MMP、MEP、MiBP和MnBP形成另一类暴露模式，保留主成分解释总方差的65.70%至73.02%。

（二）重复测量分析：PAE混合物与血浆NfL

在调整协变量的单污染物模型中，多数PAE代谢物与血浆NfL水平呈正相关，但经FDR校正后均未达到统计学显著。分位数g计算显示，2021年PAE混合物（β = 0.071；95% CI: 0.005, 0.138）以及整合三次调查共30种代谢物-访视测量的混合物（β = 0.096；95% CI: 0.003, 0.189）与血浆NfL水平升高显著相关，而2019年和2023年混合物未达到显著。WQS分析结果与之一致。在175名具有完整MMSE数据的参与者中，未观察到PAE暴露与MMSE结局的显著关联，但多数连续认知评分的效应估计为负向。

（三）横断面分析：单一代谢物与认知结局

2023年横断面分析中，MMP（β = 0.043；95% CI: 0.010, 0.076）、MiBP（β = 0.083；95% CI: 0.044, 0.123）和MnBP（β = 0.086；95% CI: 0.046, 0.125）经FDR校正后与血浆NfL水平显著正相关。这三种代谢物浓度升高也与认知障碍风险增加相关。MiBP和MnBP与MMSE定向力、记忆力、语言和实践能力得分及总分呈显著负相关。例如，MiBP每增加一个四分位间距，MMSE总分降低0.744分（95% CI: ?1.083, ?0.406），MnBP对应降低0.796分（95% CI: ?1.130, ?0.461）。

（四）横断面分析：PAE混合物与认知结局

分位数g计算显示，PAE混合物与血浆NfL升高（β = 0.045；95% CI: 0.001, 0.089）、定向力得分降低（β = ?0.106；95% CI: ?0.188, ?0.025）、记忆力得分降低（β = ?0.144；95% CI: ?0.235, ?0.053）、MMSE总分降低（β = ?0.527；95% CI: ?0.934, ?0.119）以及认知障碍风险增加（OR = 1.294；95% CI: 1.084, 1.547）相关。WQS分析支持NfL、记忆力得分和认知障碍的关联，并额外提示与回忆力得分的负向关联。

（五）敏感性分析

排除心血管疾病患者后，结果与主分析基本一致。重复测量样本（n = 327）中，2021年混合物和整合三次调查的混合物仍与NfL升高相关。横断面样本（n = 1012）中，MMP、MiBP和MnBP仍与NfL升高和认知障碍风险增加相关，MiBP和MnBP仍与MMSE总分降低相关。

四、讨论与结论

研究人员指出，本研究的主要发现包括：重复测量分析中PAE混合物与血浆NfL的关联在2021年测量时点和整合三次调查的模型中最为明显；横断面分析中低分子量PAE代谢物（尤其是MiBP和MnBP）与NfL升高及多个MMSE认知域表现下降相关。这些结果提示PAE暴露与神经轴突损伤及认知功能表现的关联可能取决于暴露评估时点、混合物组成和统计效能。

关于2021年多种代谢物浓度的暂时性升高，研究人员推测可能与COVID-19疫情期间个人防护用品和消毒产品使用增加有关，但由于缺乏来源信息，该解释仍属推测。上海地区老年人PAE暴露以MiBP和MnBP为主，与欧洲人群以MEP为主的暴露谱存在差异，这可能反映不同地区在法规限制、产品配方和生活方式上的差异。

与既往研究比较，美国NHANES 2013–2014周期研究发现尿DEHP代谢物与血清NfL正相关，本研究将证据扩展至中国老年人群体和更广泛的PAE混合物。横断面分析中MiBP和MnBP同时与NfL升高和MMSE表现下降相关，MiBP在重复测量混合物模型中也获得较高贡献权重，这种一致性为共同生物学通路的存在提供了基础。实验研究提示，DiBP（MiBP的母体化合物）可干扰斑马鱼胚胎运动及感觉神经元发育，导致轴突分布异常和断裂；在小鼠中，DiBP可穿越血脑屏障，通过改变线粒体形态和凋亡信号损伤海马神经元。MnBP暴露还与肠道菌群及肠脑信号相关代谢物变化有关。

本研究的优势包括：三次调查的重复尿液样本可刻画个体内时间变异并比较不同时点暴露测量的关联；PCA识别了PAE代谢物相对稳定的化学相关结构及其随时间的变化；同时采用血浆NfL和MMSE，在生物标志物和行为表现两个层面考察神经认知效应；较大的横断面样本提高了统计精度。

研究局限包括：PAEs代谢迅速，三次间隔约两年的测量难以准确刻画长期平均暴露；NfL和MMSE仅在2023年测量，缺乏重复结局测量无法评估个体内认知变化轨迹；重复测量MMSE亚组样本量小（n = 175），统计效能有限且可能存在选择性参与；尽管进行了多变量调整和敏感性分析，残余混杂仍可能存在。

研究结论：以重复测量样本为主要分析人群，本研究刻画了2019年、2021年和2023年上海社区老年人PAE暴露的时间变异和相关模式。重复测量分析显示，2021年PAE混合物及整合三次调查的混合物与2023年血浆NfL升高相关。2023年横断面分析进一步将MiBP和MnBP与NfL升高及多个MMSE认知域表现下降联系起来。鉴于尿PAE代谢物存在显著时间变异性、MMSE亚组样本量有限且结局仅单次评估，这些结果应被解读为支持PAE暴露与老年人神经轴突损伤及认知功能表现存在关联的证据，而非因果关系或慢性累积暴露效应的证明。从公共卫生角度看，研究结果支持在老年人等易感人群中持续开展PAE生物监测，并收集产品使用、饮食和居住环境信息以识别可干预的暴露来源。未来研究应采用更频繁的重复尿液采样以减少暴露错分，重复测量NfL和标准化认知评估，并在多中心前瞻性队列中验证代谢物特异性和混合物关联。