血浆PAH样芳香烃受体生物活性、同型半胱氨酸与亚临床血管及血液学表型：SPES生物监测子研究

《International Journal of Molecular Sciences》：Plasma PAH-like AhR Bioactivity, Homocysteine, and Subclinical Vascular and Haematologic Phenotypes in the SPES Biomonitoring Substudy

　　

专业术语翻译摘要 基于受体的生物测定可测量混合物活性，其与人体生理学的关系需要经验性评估。研究人员在意大利坎帕尼亚大区选取的SPES生物监测横断面子研究中，检测了血浆多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）样芳香烃受体（aryl hydrocarbon receptor，AhR）生物活性。在598条测定记录中，591条具有定量的PAH-CALUX结果，7条低于各自定量限（limits of quantification，LOQs）。主要模型将log2脂质归一化的苯并[a]芘当量（benzo[a]pyrene-equivalent）生物活性与同型半胱氨酸及记录的坐位收缩压（systolic blood pressure，SBP）相关联，并调整年龄、性别、体质指数（body mass index，BMI）、当前吸烟状况及抽样集群固定效应，采用自治市聚类稳健推断。Holm校正覆盖两项主要检验；Benjamini–Hochberg校正覆盖两个次要家族。参与者包括来自63个自治市的295名女性和296名男性，年龄20–50岁。每暴露加倍，同型半胱氨酸差异为?0.12%（95%置信区间[CI]，?0.76%至0.52%；Holm校正p = 0.699），SBP差异为?0.37 mmHg（95% CI，?0.80至0.06；Holm校正p = 0.183）。十八项次要结局均未达到家族内错误发现率（false discovery rate，FDR）阈值。额外的Akins事后脂质归一化及三种低于LOQ替代分析得出相似解释。这些发现描述了选定人群中较小的同期估计关联。关于累积暴露、时间变异性和可推广性仍存在不确定性；不能推断等效性或环境安全性。

论文解读

一、研究背景与目的

人体生物样本中含有来自环境暴露、饮食、药物及内源性代谢的多种成分。血液暴露组学研究表明，传统的小型靶向检测面板难以全面刻画体内化学环境。基于受体的生物测定通过测量提取混合物所引发的功能活性，为暴露评估提供了功能性信息。芳香烃受体（aryl hydrocarbon receptor，AhR）在实验研究中与血管调节和血细胞生物学存在联系：内皮细胞特异性AhR缺失在小鼠中产生低血压并改变血管紧张素II反应性，而药理学AhR拮抗作用促进人造血干细胞的离体扩增。多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）化学激活荧光素酶基因表达（PAH-CALUX）测定采用稳定转染的大鼠肝癌H4IIe细胞、四小时暴露及苯并[a]芘校准，用于表征PAH样AhR生物活性。同型半胱氨酸因其与一碳代谢、营养及肾脏决定因素的关系，以及环境流行病学中的应用而被选为主要生化表型；记录的坐位收缩压（SBP）则提供了临床熟悉尺度上的互补血流动力学表型。该研究旨在评估血浆PAH样AhR生物活性与同期临床表型之间的关联，并明确报告不确定性和对分析选择的敏感性。

二、研究设计与主要发现

研究人员在意大利坎帕尼亚大区SPES生物监测子研究中开展了一项横断面分析。该子研究从2016–2017年招募的4205名参与者的母队列中选取600人，按年龄、性别和体质指数（BMI）平衡，并针对高、中、低影响区域按2:2:1比例分配以增加地理对比度。最终分析人群包括591名具有定量PAH-CALUX结果的参与者（295名女性，296名男性，年龄20–50岁，来自63个自治市）。主要模型将log2脂质归一化的苯并[a]芘当量生物活性与同型半胱氨酸和记录的坐位SBP相关联，调整年龄、性别、BMI、当前吸烟状况及抽样集群固定效应，采用自治市聚类稳健推断。主要结果方面，每暴露加倍，同型半胱氨酸差异为?0.12%（95% CI，?0.76%至0.52%；Holm校正p = 0.699），SBP差异为?0.37 mmHg（95% CI，?0.80至0.06；Holm校正p = 0.183），两项主要检验均未达到Holm校正后的显著性标准。次要结局方面，五个血管/代谢结局（舒张压、脉压、心率、尿酸、葡萄糖）和十三个血液学/红细胞结局（红细胞分布宽度、血红蛋白、血细胞比容、红细胞计数、平均红细胞体积、平均红细胞血红蛋白、平均红细胞血红蛋白浓度、白细胞、中性粒细胞、淋巴细胞、血小板、中性粒细胞/淋巴细胞比值、血小板/淋巴细胞比值）均未达到各自家族内的Benjamini–Hochberg错误发现率阈值。敏感性分析中，直接体积暴露、排除最高1%暴露值、排除当前吸烟者、异方差一致性类型3推断、年龄带调整、肌酐调整、抗高血压治疗调整及未治疗限制等分析均得出与主要结果一致的估计。限制性立方样条检验显示同型半胱氨酸和SBP均无非线性证据。探索性交互模型提示同型半胱氨酸的暴露×性别交互p值为0.059，但未确立异质性。事后Akins脂质归一化及三种低于LOQ替代分析（LOQ/√2、LOQ/2、LOQ）均支持原始解释。

三、主要技术方法

该研究采用PAH-CALUX报告基因生物测定法测量血浆PAH样AhR生物活性。血浆样本经甲基叔丁基醚萃取、氮气蒸发浓缩后，在稳定转染的大鼠肝癌H4IIe报告细胞中以四小时暴露进行测试，以苯并[a]芘校准曲线插值，结果表示为ng BaP-EQ/mL血浆。主要暴露采用历史临床脂质组分总和（总胆固醇+甘油三酯+磷脂）进行脂质归一化，并log2转换。统计分析采用未加权普通最小二乘回归，自治市聚类稳健协方差推断，Holm校正覆盖两项主要检验，Benjamini–Hochberg校正分别应用于两个次要结局家族。敏感性分析涵盖多种暴露定义、排除标准和推断方法。样本来源于SPES生物监测子研究，由BioDetection Systems（BDS）公司执行CALUX测定。

四、研究结果

参与者流程与分析特征：600名选定参与者中，598名有测定记录，591名具有定量PAH-CALUX结果。分析人群包括295名女性和296名男性，中位年龄34岁，中位BMI 24.44 kg/m²。中位同型半胱氨酸为8.09 μmol/L，中位记录坐位SBP为120 mmHg。27名参与者缺少全血细胞计数（CBC）模块，血液学模型分析564名参与者。

PAH-CALUX暴露与测量支持：中位实验室报告的基于体积的PAH-CALUX生物活性为27.00 ng BaP-EQ/mL（IQR，6.80–89.00），中位脂质归一化生物活性为5150.98 ng BaP-EQ/g脂质（IQR，1199.66–16211.22）。所有定量值均保留在主要log2暴露分析中，未进行缩尾处理。

主要关联：每暴露加倍，同型半胱氨酸差异为?0.12%（95% CI，?0.76%至0.52%；Holm校正p = 0.699），SBP差异为?0.37 mmHg（95% CI，?0.80至0.06；Holm校正p = 0.183）。两项主要检验均未达到Holm校正后的显著性标准。

次要血管/代谢和血液学关联：五个血管/代谢结局和十三个血液学/红细胞结局均未达到家族内错误发现率阈值。所有点估计的置信区间均包含零，各家族的q值范围分别为0.417和0.703–0.785。

敏感性和探索性分析：同型半胱氨酸估计在各项敏感性分析中变化很小，SBP点估计保持适度反向且所有区间包含零。限制性立方样条检验未发现非线性证据。探索性性别交互模型中，同型半胱氨酸的暴露×性别交互p值为0.059。事后Akins脂质归一化和三种低于LOQ替代分析均得出与原始解释一致的估计。

五、讨论与结论

讨论部分指出，该研究中血浆PAH样AhR生物活性与同型半胱氨酸和记录坐位SBP的同期关联估计值较小，两项主要检验均未达到Holm校正标准，十八项次要结局均未达到家族内FDR阈值。同型半胱氨酸和SBP的选择基于互补的生物学领域、连续测量和完整可用性。PAH-CALUX通过AhR响应报告系统的转录反应提供分子层面的暴露表征，但化学贡献物和参与者组织中AhR激活的程度仍未解决。脂质处理是重要的分析考量，主要暴露保留了历史临床脂质组分总和，直接体积和Akins归一化分析得出相近结果。横断面设计是解释的核心限制：生物活性和临床表型均来自入组时的单次测量，时间顺序、个体内持久性及与血管或生化变化相关的暴露窗口仍不确定。残余混杂对同型半胱氨酸尤为重要，叶酸和维生素B12不可用，主要模型未包含饮食、酒精、职业、社会经济及详细用药变量。选择限制可推广性：强化生物监测亚组在设计特征上平衡，但环境影响区域分布与母队列比例不同。研究优势包括内部规范、精确链接、主要结局信息完整、两个次要家族全面报告及原始推断的保留。结论部分指出，在选定的SPES成年人中，血浆PAH样AhR生物活性与同型半胱氨酸和记录坐位SBP的同期关联估计值较小，置信区间包含零，无次要结局达到家族内FDR阈值。额外Akins和低于LOQ敏感性分析在指定分析假设下支持原始解释。这些横断面发现适用于所测量的表型和选定人群，等效性和环境安全性尚未确立，需要重复配对生物活性和临床测量、营养生物标志物及互补化学表征来评估时间和临床相关性。