南非儿童尿液中农药生物标志物的近期及长期暴露预测因素：一项为期两年的纵向研究

《Environmental Pollution》：Recent and ever exposure predictors of urinary pesticide biomarkers among children in South Africa: A two - year longitudinal study

　　

摘要

农业地区的居民会接触到多种农业和家用杀虫剂的混合物，但在低收入和中等收入国家，这些暴露因素的影响因素仍不甚清楚，这限制了准确的暴露评估和健康风险评价。本研究旨在确定与南非西开普省三个农业地区儿童尿液中杀虫剂生物标志物水平相关的近期和既往的行为及环境因素。2017年至2019年间，533名9至15岁的儿童提供了1814份尿液样本，并完成了最多五次的暴露问卷调查。家长和孩子提供了有关暴露因素的信息，如是否居住在农场、是否使用家用杀虫剂、是否目睹了杀虫剂喷雾漂移以及各种杀虫剂暴露活动。利用液相色谱-串联质谱法测定了14种拟除虫菊酯、有机磷、三唑类和二硫代氨基甲酸盐的生物标志物，并根据比重进行了校正。通过线性混合效应模型评估了暴露因素与生物标志物水平之间的关联。近期使用家用杀虫剂与12种生物标志物水平升高最多达57%相关，而近期接触杀虫剂喷雾漂移与8种生物标志物水平升高最多达30%相关。既往使用家用杀虫剂和接触杀虫剂喷雾漂移与IMPy、2,4-D和4F3PBA水平升高最多达30%相关。使用开放水源饮水与TCPy、BCP和ETU水平升高有关。近期暴露因素与尿液生物标志物水平的关联比既往暴露因素更为显著。这些确定的暴露因素可为流行病学分析和针对农业社区减少儿童暴露的影响因素提供依据。

引言

居住在农业地区的居民经常接触到复杂的杀虫剂混合物，这对儿童等脆弱群体构成潜在的健康风险。儿童可能通过多种途径接触杀虫剂，包括来自附近农业杀虫剂施用点的喷雾漂移、父母的职业活动带来的暴露、家庭中杀虫剂的使用以及饮食摄入。这种多方面的暴露在时间和空间上变化很大，且难以准确描述。现有证据往往受样本量小、仅在一次时间点测量以及同时仅评估少数几种杀虫剂的限制。因此，需要进行综合性研究，涵盖多次暴露途径的重复测量，以改善暴露情况描述，并更好地预测短期和长期健康影响。

尿液杀虫剂生物标志物因其无创性而被视为评估人类暴露的金标准。尽管尿液杀虫剂生物标志物较为客观且通常比自我报告的测量结果更可靠，但由于许多化合物通过水解和氧化过程在几小时到几天内就被代谢掉，因此它们的生物半衰期较短。因此，它们主要反映了体内的近期杀虫剂暴露情况。对于持久性杀虫剂（环境半衰期长达386天），检测其生物标志物可以表明存在反复暴露。这再次强调了需要在较长时间内多次测量杀虫剂暴露情况，以准确描述暴露特征，并评估累积暴露估计值。

来自南非的研究表明，居住在农场、杀虫剂喷洒期、家庭中使用杀虫剂、使用开放水源饮水以及在农场工作等因素与儿童尿液中杀虫剂生物标志物水平呈正相关。然而，这些发现主要基于横断面或短期研究，因此未能捕捉到累积或个体化的暴露模式。此外，很少明确考虑暴露时间与采样点之间的关系。

我们之前报告称，皮克特贝格、格拉布和亨克斯河谷地区的儿童尿液中杀虫剂水平升高与居住在农场及特定的杀虫剂喷洒时期有关。但该研究主要关注社会人口统计特征与生物标志物水平之间的关联。因此，在本研究中，我们利用更大的样本量，进一步探讨了行为因素（包括家庭中杀虫剂的使用、饮食模式、休闲活动以及重新进入农业田地）和环境杀虫剂暴露因素（如杀虫剂喷雾漂移、饮用水源和带回家的杀虫剂暴露）如何影响这些南非农业密集地区儿童的尿液杀虫剂生物标志物水平。本研究旨在确定与尿液杀虫剂生物标志物水平相关的因素，并通过五次时间点的重复测量，比较南非西开普省农业社区儿童近期（尿液收集前七天内发生）和既往暴露指标的相对重要性。

章节摘录

研究设计和研究对象

本研究基于南非儿童健康与农业杀虫剂研究（CapSA）队列，该队列评估杀虫剂暴露与儿童神经认知和生殖健康结果之间的关系。共招募了1002名9至15岁的儿童，来自南非西开普省的三个农业密集地区（格拉布、皮克特贝格和亨克斯河谷）。参与者在参与研究前已同意并批准入组。

参与者的社会人口统计特征

在参与研究的533名儿童中，女性和男性的比例大致相同。在第一轮采样时，55%的儿童年龄在10至11岁之间；到第五轮采样时，这一比例上升至76%。表1总结了五轮采样中儿童的社会人口统计特征。在第一至第五轮采样期间，来自皮克特贝格的儿童比例分别为37%、57%、39%、54%和37%。

讨论

我们从南非西开普省的533名儿童那里收集了多次尿液样本，并获得了他们在五个采样周期（2017年5月至2019年10月）内关于近期和既往杀虫剂暴露的自我报告信息。所有样本中至少有50%的样本检测到了12种生物标志物。近期行为因素（家庭中杀虫剂的使用、重新进入处理过的农业田地以及协助农业活动）和环境因素（近期暴露）与这些生物标志物的存在有关。

结论

本研究通过强调自我报告的家庭杀虫剂使用、杀虫剂喷雾漂移、饮用水源和饮食等因素的核心作用，扩展了先前关于南非儿童尿液杀虫剂生物标志物水平时空变异性的研究。与既往暴露指标相比，近期暴露因素的关联更为显著，大多数确定的因素都反映了这种影响。

CRediT作者贡献声明

Adriana Veludo：撰写 – 审稿与编辑、正式分析。 Regina Molomo：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、方法学研究、数据整理。 Christian Lindh：撰写 – 审稿与编辑、验证、方法学研究、资金获取、数据整理。 Marc Grünig：撰写 – 审稿与编辑、正式分析。 Samuel Fuhrimann：撰写 – 审稿与编辑、监督、方法学研究、资金管理。

作者声明不存在可能影响本文工作的已知财务利益或个人关系。

我们感谢CapSA研究团队、研究参与者及研究资助方。本研究得到了南非国家研究基金会（NRF，授予编号94833和14196）、瑞士教育、研究与创新秘书处（SERI）、瑞士国家科学基金会（SNSF，参考编号：TMSGI3_211325）、瑞典研究委员会（2018-05841）以及瑞士政府优秀奖学金（ESKAS）的资助。同时，我们也感谢Hamideh Rastkhani等人的支持。

Regina Ntsubise Molomo | Adriana Fernandes Veludo | Marc Grünig | Christian Lindh | Martin R??sli | Mohamed Aqiel Dalvie | Samuel Fuhrimann瑞士热带与公共卫生研究所（Swiss TPH），瑞士阿尔施维尔（Allschwil）