《NeuroToxicology》：Manuscript Title: Inflammatory Mediators Link Occupational Aluminum Exposure to Domain-Specific Cognitive Impairment: Evidence from a Cross-sectional Study
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郭士晖|江洪杰|卢晓婷|马玉军|桓佳萍|潘宝龙|宋静|王林平|张慧芳•职业性铝暴露会导致接触铝的工人在执行功能和表达性认知功能方面出现选择性损伤。•IL-1β和IL-18在职业性铝暴露对工人执行功能的神经毒性作用中起中介作用。•IL-4和IL-10通过中介途径导致与铝相关的表达性
郭士晖|江洪杰|卢晓婷|马玉军|桓佳萍|潘宝龙|宋静|王林平|张慧芳
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职业性铝暴露会导致接触铝的工人在执行功能和表达性认知功能方面出现选择性损伤。
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IL-1β和IL-18在职业性铝暴露对工人执行功能的神经毒性作用中起中介作用。
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IL-4和IL-10通过中介途径导致与铝相关的表达性认知功能障碍。
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血浆铝浓度≥20.15μg/L表明存在特定认知功能下降的早期风险。
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结合认知量表与限制性立方样条（RCS）建模可更精准地评估铝引发的神经毒性。
引言
铝是地壳中含量最丰富的金属之一，在现代工业应用中发挥着重要作用。作为全球最大的铝生产国和消费国，中国在2024年的电解铝产量达到了4400万吨，相关生产和加工企业雇佣了数百万工人（工业和信息化部原材料工业司，2025年）。在铝的电解和冶炼过程中，工人们会通过吸入方式长期接触空气中的氧化铝粉尘，这引发了人们对职业健康风险的日益关注（Lisetskaya，2024年）。铝是一种已知的神经毒素，与多种神经退行性疾病的发病机制有关，尤其是阿尔茨海默病（AD）（Skalny等人，2021年）。近期针对职业人群的流行病学研究显示，长期接触铝会显著增加轻度认知障碍（MCI）的风险（Zhang等人，2024年），而且血浆铝浓度与广泛使用的认知筛查工具蒙特利尔认知评估量表（MoCA）的得分呈负相关（Xu等人，2020年）。动物实验也进一步证实了这些发现，表明铝暴露会促进β-淀粉样蛋白（Aβ）的积累，而这是阿尔茨海默病病理特征的体现（Li等人，2020年）。
认知功能是一个多维度的概念，涵盖多个神经心理学领域。根据《精神疾病诊断与统计手册第五版》（DSM-5）的分类，认知功能可分为六个核心领域：复杂注意力、学习与记忆、语言、执行功能、感知运动功能以及社会认知（Olotu，2022年）。在临床和职业研究中，认知功能评估通常包括整体评估和针对特定领域的评估，会使用多种经过验证的量表。目前中国常用的认知功能筛查量表包括简易精神状态检查表（MMSE）、蒙特利尔认知评估量表（MoCA）以及阿登布鲁克认知测验III版（ACE-Ⅲ）（Ren等人，2021年）。其中，MoCA在检测轻度认知障碍方面具有较高的敏感性（80.5%），并且能够涵盖注意力、执行功能、记忆、语言、视觉空间能力、抽象思维、计算能力以及定向能力等多个领域（Lu等人，2011年）。要对特定认知领域进行深入评估，则需要专门的量表：例如听觉言语学习测试（AVLT）用于评估记忆功能，连线测试（TMT）用于评估注意力和执行功能。在本研究中，我们采用了综合评估方法（MoCA + AVLT + TMT），以实现全面的认知筛查和针对性的领域分析。研究还运用因子分析对认知领域进行分类。与基于原始量表分值直接手动分类相比，这种统计方法能够基于原始的神经心理学数据实现客观的维度降维和聚类，消除量表项目之间的测量混淆偏差，识别出潜在的认知特征维度及核心指标。最重要的是，它还能发现从原始量表分值中无法直接观察到的潜在关联模式，从而得出具有科学研究价值的探索性结果。
神经炎症已被认为是铝引发认知障碍的关键病理机制。一旦铝进入中枢神经系统，就会通过STAT3信号通路激活小胶质细胞中的NLRP3炎性小体，进而引发IL-1β和IL-18等促炎细胞因子的释放（Hao等人，2021年；Wang等人，2023年）。与此同时，铝还会损害B淋巴细胞和巨噬细胞的功能，抑制抗炎细胞因子IL-4和IL-10的分泌（Igbokwe等人，2019年）。这种促炎反应与抗炎反应之间的失衡会导致突触功能障碍、神经退行性变化，最终引发认知功能下降（Du等人，2021年）。尽管越来越多的证据表明神经炎症与整体认知功能下降有关，但最新研究也显示，特定的炎症介质可能会对不同的认知领域产生选择性影响。相关研究发现包括：除了与整体认知功能下降相关外，IL-1β还与记忆表现有关，IL-18则与命名能力相关（Cheng等人，2022年）；IL-4水平与空间记忆任务的表现呈正相关（He等人，2021年），而升高的IL-10水平则与执行功能和处理速度的下降有关（Tegeler等人，2016年）。尽管有这些发现，目前还不清楚这些炎症介质是否在铝暴露与特定认知领域功能受损之间起到中介作用。
我们从中国山西省一家大型铝制造厂招募了516名接触铝的工人，检测了他们的血浆铝浓度和血清炎症细胞因子水平，并完成了标准化的认知功能评估。本研究首先旨在运用因子分析来评估职业性铝暴露与特定认知功能障碍之间的关联，同时探讨IL-1β、IL-4、IL-10和IL-18在这些关联中的中介作用；其次则是筛选出该群体中具有参考意义的血浆铝浓度阈值。这些基于该群体的研究结果，可为针对接触铝的工人制定有针对性的职业健康监测和干预策略提供初步的参考依据。
章节要点
研究对象
2019年7月至8月，我们在中国山西省一家大型铝生产厂开展了一项横断面调查。根据以下标准，共招募了516名从事铝电解和设备维护工作的男性工人作为研究对象。纳入标准为：年龄在20至60岁之间，且职业接触铝的时间至少为1年。排除标准包括：长期服用含铝药物的人（n=6）；过去一周内服用过神经活性药物的人（n=2）；频繁摄入
参与者特征
共有516名年龄在21至59岁之间的男性铝厂工人参与了本研究。这些参与者根据血浆铝浓度的四分位数被分为四组：Q1组（<25.13μg/L），Q2组（25.13–48.47μg/L），Q3组（48.47–81.39μg/L），Q4组（≥81.39μg/L）。在年龄、铝暴露时长、工作类型、教育程度、家庭月人均收入、体重指数、吸烟状况以及饮酒习惯等方面，这四组之间存在统计学上的显著差异
讨论
通过对来自山西省一家大型铝厂的516名工人进行的这项横断面分析，我们总结了主要的关联研究发现。血浆铝浓度与反映整体认知功能的MoCA量表得分，以及因子2（执行功能）和因子3（表达功能）的得分存在显著相关性。相比之下，因子1（记忆功能）和因子4（视觉空间功能）的得分仅在血浆铝浓度最高的群体中出现了明显下降
结论
职业性铝暴露与特定认知功能障碍之间存在显著的相关性，其中执行功能和表达功能的相关性最为明显。神经炎症生物标志物在不同的认知子领域中呈现出不同的统计关联中介模式：促炎细胞因子（IL-1β、IL-18）在铝暴露与执行功能障碍之间起着关联中介的作用，而
未引用参考文献
（2025年，Dementia等人；2025年、2023年，Xu等人）
CRediT作者贡献说明
桓佳萍：写作——审阅与编辑，研究调查，数据整理。宋静：写作——审阅与编辑，正式分析，数据整理。潘宝龙：资源协调，项目管理，资金筹措。张慧芳：写作——审阅与编辑，结果可视化，数据整理。王林平：写作——审阅与编辑，资源协调，研究调查。江洪杰：写作——审阅与编辑，结果可视化，正式分析。郭士晖：写作——初稿撰写，方法设计，研究调查，
致谢
本研究的经费支持来自山西省高等教育“百亿工程”科技指导项目（BYBLD001）、山西省卫生健康委员会神经系统疾病防治重点实验室（2020SY20）、山西省自然科学基金（20210302122426）以及中国山西省留学人员联谊会奖学金项目（2021-084）。我们感谢所有为这项研究付出时间和精力的参与者，以及合作铝厂的员工们
