在大鼠模型中，饮用水中的硝酸盐暴露于孕期和哺乳期会导致后代的感觉运动发育、生理机能以及成年后的活动能力出现轻微变化

《Environmental Pollution》：Prenatal and lactational nitrate exposure in drinking water induces modest alterations in offspring sensorimotor development, physiology and adult locomotor activity in a rat model

　　**摘要**
硝酸盐（NO??）是一种常见的饮用水污染物，其在孕期和婴儿早期的安全性特征尚未得到充分研究。本研究旨在探讨在备孕期间、妊娠期及哺乳期接触 guideline-level 水中硝酸盐水平是否会影响后代的感觉运动发育、生理机能及某些行为表现。实验中，Wistar 大鼠在备孕前三周及整个妊娠期和哺乳期被暴露于含有 0、50 或 100 mg/L 硝酸盐（以硝酸钠形式存在）的饮用水中（每组 6–7 只大鼠）。7–14 日龄时，与对照组相比，暴露于硝酸盐的对照组后代的负向趋地性测试结果显示出更高级的感觉运动能力。断奶时，硝酸盐暴露组母体血浆中的硝酸盐和亚硝酸盐水平显著升高，而后代血浆中的硝酸盐水平仅略有上升，亚硝酸盐水平未发生变化。此外，在该时间点，100 mg/L 硝酸盐暴露组后代的皮质酮浓度以及雌性后代的肾脏重量也有所增加。这些差异的临床意义尚不明确，并且在后期生活中并未显现出明显影响。尽管高水平的硝酸盐暴露并未导致记忆缺陷或焦虑样行为，但 100 mg/L 硝酸盐暴露的雄性后代表现出较低的移动活性。关于通过饮用水摄入的适量硝酸盐对人类神经发育影响的科学研究有限，硝酸盐如何影响生理和行为的精确机制仍不完全清楚。本研究强调了需要进一步深入研究这些领域，并对当前硝酸盐安全指南的适用性提出了质疑，因大鼠对硝酸盐的敏感性低于人类。

**引言**
硝酸盐（NO??）是地下水来源饮用水中的常见成分，其来源既包括人为因素也包括自然因素（Abascal 等，2022）。在高浓度下，硝酸盐可能引发高铁血红蛋白血症、内分泌紊乱和 DNA 损伤，尤其是在孕前和产后早期阶段更为危险（Kardol 等，2026a；Royal 等，2024）。世界卫生组织（WHO）将饮用水中硝酸盐的最大允许浓度设定为 50 mg/L 以防这些健康问题（世界卫生组织，2016），而澳大利亚饮用水指南则允许成人和 3 个月以上儿童饮用含硝酸盐浓度高达 100 mg/L 的水（NHMRC 和 NRMMC，2025）。最近的流行病学研究表明，即使是在远低于现行指南限值的浓度下，孕期硝酸盐暴露也与不良妊娠结局有关，可能对健康产生长期影响（Blaisdell 等，2019；Coffman 等，2022；Jensen 等，2023）。虽然硝酸盐及其还原形式亚硝酸盐（NO??）是常见的饮用水污染物，但它们也存在于蔬菜、水果和加工肉类中（Kotopoulou 等，2022）。摄入后，硝酸盐在唾液中被吸收并浓缩，随后通过口腔细菌的作用被还原为亚硝酸盐（Montenegro 等，2016）。在胃和血液中，亚硝酸盐在抗氧化剂存在的情况下可转化为一氧化氮（NO）（Rocha 等，2009）。然而，在含有亚硝基化合物的肉类和许多常见药物中，硝酸盐也可能转化为 N-亚硝基化合物（NOCs）（Kobayashi，2018）。虽然一氧化氮对心血管系统和免疫系统有积极作用，但其过量摄入可能对炎症和胰岛素调节产生不利影响（Bondonno 等，2016；Sies 等，2017）。此外，NOCs 是致癌物和致畸物（Ma 等，2018；Mirvish，1995）。亚硝酸盐可将血红蛋白转化为无活性形式从而导致高铁血红蛋白血症（Johnson，2019），并可能干扰类固醇激素的合成（Poulsen 等，2018），而硝酸盐可能抑制甲状腺对碘的吸收从而引发甲状腺疾病（Ward 等，2010）。这些效应发生的暴露浓度和具体条件尚不明确。孕期和产后早期阶段被认为更容易受到硝酸盐的负面影响，早期的硝酸盐暴露可能会对健康造成长期影响，甚至在后期生活中才显现出来（Kardol 等，2026a）。流行病学研究发现，饮用水中硝酸盐浓度升高与早产、先天缺陷和低出生体重风险增加相关（Blaisdell 等，2019；Coffman 等，2022；Jensen 等，2023），这些情况都与后期健康问题的风险增加有关（Ahmed 等，2024；Sutton 等，2008；Swamy 等，2008）。尽管关于早期硝酸盐暴露对后期生活影响的流行病学研究有限，但 Clemmensen 等（2022）发现孕期接触超过 25 mg/L 硝酸盐与青春期提前有关，Li 等（2023）则指出 2 岁时的神经发育状况与孕期尿液中硝酸盐含量较高呈负相关。动物研究表明，孕期硝酸盐暴露可能对产后有多种影响：Markel 等（1989）发现每天摄入 12 和 24 mg/kg 体重量的硝酸盐会导致异常感觉运动发育、学习能力受损以及产后早期活动增加，随后后期活动减少；Roth 等（1987）发现孕期和产后接触 2 g/L 亚硝酸盐会导致大鼠体重下降。然而，这些研究的硝酸盐浓度远高于人类实际暴露水平，或暴露时间超过了早期生活阶段，因此难以确定具体是哪个暴露阶段导致了这些效应。本研究利用大鼠模型，在接近人类暴露水平的硝酸盐浓度下研究妊娠过程，特别是澳大利亚针对婴儿和成人的饮用水硝酸盐指南（NHMRC 和 NRMMC，2025）中的规定。先前关于胎儿和母体结果的研究未发现 50 或 100 mg/L 硝酸盐的明确不良影响，但观察到一些出生并发症（Kardol 等，2026b）。此外，关于后代呼吸系统的研究显示硝酸盐对肺功能有轻微负面影响，但未改变肺结构（Larcombe 等，2025）。因此，本研究旨在进一步了解早期硝酸盐暴露的产后影响，具体评估后代在断奶期和成年期的感觉运动发育、生长情况、器官重量和激素水平，以及成年后的行为、焦虑相关表现和记忆能力。研究假设：早期接触硝酸盐的后代可能会出现生长和器官重量减缓、感觉运动发育延迟、焦虑行为增加和记忆能力受损。

**动物实验**
所有涉及动物的实验均获得了西澳大利亚大学动物伦理委员会（AEC 编号 2022/ET000281）的批准，并严格遵循澳大利亚科学用途动物护理和使用规范（Australian Code of Practice for the Care and Use of Animals for Scientific Purposes）进行。动物处理、暴露方法及妊娠和交配过程已在前述研究中详细描述（Larcombe 等，2025；Kardol 等，2026b）。

**结果**
- **母体血浆中的硝酸盐和亚硝酸盐**：硝酸盐及其代谢物亚硝酸盐的血浆浓度反映了暴露情况，100 mg/L 硝酸盐组中硝酸盐浓度比对照组分别升高了 164%（P=0.0016）和 329%（P<0.0001），亚硝酸盐升高了 440%（P<0.0001）（图 1；表 1）。
- **母体器官和体重及激素**：长期饮用含硝酸盐的水并未显著改变母体体重或肾脏、肝脏和肾上腺的相对重量（表 1）。

**讨论**
本研究表明，妊娠期和哺乳期大鼠长期暴露于 50 或 100 mg/L 硝酸盐的饮用水中会导致后代感觉运动发育异常，同时对其生理机能和行为产生轻微且短暂的影响。与假设一致，暴露于硝酸盐的后代在负向趋地性测试中表现出异常表现，这提示早期神经发育受到干扰。

**作者贡献声明**
Caitlin Wyrwoll：撰写、审稿与编辑、监督、资源协调、项目管理、方法设计、研究实施、资金筹措、概念构建
Leaf Ravnborg Kardol：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据分析、方法设计、研究实施、数据分析
Sarah Bourke：撰写、审稿与编辑、验证、监督、资金筹措、概念构建
Annette Stokes：撰写、审稿与编辑、资金筹措

**资金来源**
本研究得到了 Channel 7 Telethon Trust（2022）、澳大利亚政府教育部门（2023）、Graduate Women Western Australia（2023）、Stan Perron 慈善基金会（2023）以及 Healthy Environments and Lives Network 的支持，后者获得了国家健康与医学研究委员会（NHMRC，项目编号 2008937，2022）的资助。

**利益冲突声明**
作者声明不存在可能影响本研究结果的已知财务利益或个人关系。

**致谢**
感谢西澳大利亚大学动物护理服务处的 Stefan Davies 博士和 Sandra Goodin 在动物护理方面提供的帮助和建议；感谢西澳大利亚大学细胞与分子生物学实验室的 Robert Chapman 和 Celeste Wale 在多重检测技术上的支持；感谢 Wongutha Birni Corporation 为研究人员提供的文化培训及对西澳大利亚原住民研究优先事项的指导。

**术语解释**
EPME（Elevated plus maze）：高架迷宫测试
GC/MS（Gas chromatography mass spectrometry）：气相色谱-质谱联用技术
IL-1β（Interleukin 1 β）：白细胞介素 1β
NO（Nitric oxide）：一氧化氮
NO?（Nitrite）：亚硝酸盐
NO?（Nitrate）：硝酸盐
NOC（N-nitroso compound）：N-亚硝基化合物
OR（Object recognition）：物体识别
PAI-1（Plasminogen activator inhibitor-1）：纤溶酶原激活剂抑制剂-1
T3（Triiodothyronine）：三碘甲状腺原氨酸
T4（Thyroxine）：甲状腺素
TNFα（Tumour necrosis factor alpha）：肿瘤坏死因子 α
WHO（World Health Organisation）：世界卫生组织