《Toxicology Reports》：Heavy metal contamination in cosmetic hair dyes, dermal health risk assessment, and in vivo toxicological implications among exposed women in Khartoum, Sudan
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化妆品染发剂可使使用者暴露于重金属，但在苏丹，将产品污染、生物监测和皮肤风险评估相结合的综合证据仍然有限。研究人员采用经过验证的火焰原子吸收光谱法（FAAS）对十一种市售黑色染发剂中的铜（Cu）、镉（Cd）、汞（Hg）、铅（Pb）、锰（Mn）和镍（Ni）进行了
化妆品染发剂可使使用者暴露于重金属，但在苏丹，将产品污染、生物监测和皮肤风险评估相结合的综合证据仍然有限。研究人员采用经过验证的火焰原子吸收光谱法（FAAS）对十一种市售黑色染发剂中的铜（Cu）、镉（Cd）、汞（Hg）、铅（Pb）、锰（Mn）和镍（Ni）进行了定量分析。研究人员对来自试点组的19名女性的血液样本进行了选定金属分析，并通过一份经过验证的阿拉伯语问卷评估了312名受访者的暴露实践和自我报告的健康效应。消费者和职业性皮肤风险通过估算每日摄入量（EDI）、危害商数（HQ）、危害指数（HI）和终身癌症风险（LCR）进行评估。锰和铅是主要污染物。就单个产品而言，非致癌风险保持在常规阈值以下，但高铅产品的职业暴露接近该阈值。镉产生了最明确的风险信号，在模型假设条件下，职业工作者的终身癌症风险高于普遍接受的范围。在石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）试点子集中，仅在具有至少20年职业暴露的参与者中检测到可检出的血铅；这一发现属于探索性结果，需要在更大规模的研究中得到证实。研究结果支持在苏丹实行强制性的上市前金属筛查、职业生物监测、改善通风和个人防护设备，并加强对粉末状和石基染发剂的监管。
**苏丹喀土穆染发剂重金属污染、皮肤暴露风险评估与体内毒理学意义的综合研究解读**
**1. 研究背景与目标**
染发剂在全球范围内广泛使用，在苏丹具有重要的文化和美容意义。黑色粉末状、石基和膏状配方被应用于头发，在某些情况下也应用于皮肤，由此同时产生了消费者和职业性暴露途径。然而，当地市场产品的毒理学负担仍未得到充分表征。染发剂配方化学组成复杂，重金属可能作为原材料（尤其是矿物颜料）中的残余杂质、生产设备中的污染物，或在某些区域市场中作为蓄意添加的调色添加剂（如醋酸铅）进入产品。染发过程中的主要暴露途径是与头皮及头皮周围皮肤的皮肤接触，该区域血管丰富、毛囊密集，通透性高于身体大部分区域。职业美容工作者在混合和涂抹过程中还会通过吸入颗粒状染料气溶胶以及频繁大量处理产品导致的偶然摄入而面临额外暴露。令人担忧的是，现有数据表明专业染发从业人员的个人防护设备（PPE）依从性较低，这大幅增加了其相对于消费者的内暴露剂量。尽管所检测金属的毒理学后果在体内文献中已有充分记载，但针对低收入国家市场中染发剂使用者皮肤暴露情景的健康风险评估仍然罕见，苏丹此前尚无相关研究发表。由于常规化妆品监测、痕量金属分析实验室能力和职业生物监测项目有限，苏丹的综合研究一直匮乏，人体暴露数据也很少与产品特异性测量相关联。本研究旨在通过以下方面填补这一空白：(i) 使用验证的火焰原子吸收光谱法（FAAS）定量分析十一种市售黑色染发剂中的六种重金属；(ii) 在暴露的苏丹女性试点组中进行铅（Pb）、镉（Cd）、铜（Cu）和砷（As）的探索性生物监测；(iii) 使用估算每日摄入量（EDI）、危害商数（HQ）、危害指数（HI）和终身癌症风险（LCR）评估消费者和职业性皮肤风险；(iv) 表征重金属污染的可行来源；(v) 结合已建立的体内毒理学证据解释研究结果。
**2. 主要关键技术方法**
研究人员在苏丹喀土穆州开展了一项横断面、基于机构和社区的分析研究（2021-2022年），获得了喀土穆州卫生部伦理委员会的伦理批准。研究购买了十一种市售黑色染发剂产品（编码HD-A至HD-L），涵盖来自七个国家（印度、印度尼西亚、埃及、巴基斯坦、中国、法国和本地无品牌石基染料）的粉末状、石基和膏状配方。同时招募了19名19-56岁的苏丹女性作为试点生物监测组，采集静脉血样，其中10份血浆样品经APDC/MIBK萃取后进行FAAS分析，9份全血样品经湿法酸消解后进行石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）分析。此外，采用多阶段整群抽样方法，通过一份包含42个条目的结构化阿拉伯语问卷对312名女性进行了调查。定量皮肤风险评估遵循美国环保署（USEPA）指南，使用金属特异性皮肤吸收分数（DAF）计算消费者（50克/次，每年12次）和职业（200克/天，每年260个工作日）两种情景下的EDI，进而计算HQ、HI和LCR。风险评估参数包括体重（BW）60 kg、暴露持续时间（ED）消费者25年和职业20年、致癌平均时间（AT
c）25,550天。所使用的参考剂量（RfD）和致癌斜率因子（CSF）来源于USEPA综合风险信息系统（IRIS）和加州环境健康危害评估办公室（OEHHA）。
**3. 研究结果**
**3.1. 方法验证**
所有六种金属的校准曲线均显示出优异的线性关系（R2 = 0.9676-0.9995）。检出限（LOD）范围为0.125 mg/L（Cd）至4.01 mg/L（Ni）；定量限（LOQ）范围为0.378至12.16 mg/L。精密度（相对标准偏差RSD < 2%）和准确度（回收率97.6-99.2%）证实了该方法适用于复杂化妆品基质中痕量金属的测定。
**3.2. 染发剂产品中的重金属浓度**
锰（Mn）是最丰富的污染物，HD-J（印度粉末）检测值为294.8 ppm，HD-C（印度粉末）为163.4 ppm，HD-I（印度粉末）为155.2 ppm。铅（Pb）在三种产品中被检出（HD-E：29.5 ppm；HD-J：17.5 ppm；HD-L：7.99 ppm），均超过欧盟2 ppm的技术可避免限值。汞（Hg）存在于HD-H（0.929 ppm）、HD-E（0.136 ppm）和HD-A（0.008 ppm）中。镉（Cd）在HD-D（0.853 ppm）和HD-L（0.123 ppm）中被发现。镍（Ni）在HD-C（6.10 ppm）、HD-B（2.30 ppm）、HD-A（1.70 ppm）和HD-J（0.79 ppm）中被检出。两款欧洲监管的膏状产品（HD-F、HD-G）未检出任何金属，与亚洲来源的粉末状配方形成鲜明对比。
**3.3. FAAS法血铅水平**
所有十份FAAS血浆样品均含有可测量的Pb（表3），范围为0.51至0.88 ppm（平均值±标准差：0.673±0.130 ppm）。即使是对照参与者，其血铅水平也达到0.52 ppm，表明存在背景环境Pb暴露。最高Pb水平（0.82和0.88 ppm）出现在具有22年和10年职业暴露且使用量大的参与者中。
**3.4. GFAAS法血液重金属水平**
在通过GFAAS分析的九份全血样品中，镉和砷在所有样品中均未检出。铅仅在具有≥20年职业暴露的参与者中检出，对应三个样品：BS-7GF（0.015 ppb；20年）、BS-8GF（0.036 ppb；21年）和BS-9GF（0.058 ppb；37年）。最高Pb水平（BS-9GF，37年从业者，每周处理15瓶）与最严重的症状谱同时出现：鼻窦炎、视力模糊、眼睛发红、高血压和高胆固醇血症。铜普遍可检出（0.115-0.860 ppb；平均值0.358±0.319 ppb），具有较高的个体间变异性。
**3.5. 皮肤健康风险评估框架**
皮肤暴露参数和毒理学参考值已详细列出。敏感性分析显示，由于EDI、HQ和LCR是DAF的线性函数，DAF降低50%会使估计值降低50%，而DAF提高两倍则会使估计值翻倍。HD-D的职业性Cd信号在报告的DAF下保持在10??以上，即使假定DAF降低十倍也保持在10??以上。
**3.6. 非致癌风险：危害商数（HQ）和危害指数（HI）**
在消费者情景下，所有单个HQ值均远低于1.0，所有产品的HI均保持在1.0以下，最高值出现在HD-E（HI = 7.31×10?3），几乎完全由Pb驱动。这表明在建模条件下，个人使用染发剂的非致癌风险总体可接受。在职业暴露情景下，由于每日皮肤接触量更高，多种金属的HQ值增加了约87倍。虽然所有产品的HI均低于1.0，但有两种产品的HI值接近阈值：HD-E（HI = 0.633；Pb占主导）和HD-J（HI = 0.530；Pb+Mn联合作用）。当考虑同时职业暴露于多种产品时，累积HI可能会超过1.0。
**3.7. 致癌风险：终身癌症风险（LCR）**
对检出Pb和Cd的产品计算了致癌LCR。在消费者情景下，Pb的所有LCR值均低于10??可接受阈值（范围6.26×10??至7.37×10??）。然而，HD-D中Cd的LCR为6.30×10??，即使个人使用也超过10??阈值，使该产品处于需要风险管理干预的“可容忍”风险类别。在职业情景下，三种产品的Pb LCR超过10??：HD-E（5.11×10??）、HD-J（3.02×10??）和HD-L（1.38×10??），均处于可容忍区间。最关键的是，HD-D中Cd的职业LCR达到4.37×10??，超过10??上限阈值，进入不可接受的风险区间，需要立即采取监管和工程控制措施。HD-D职业工作者的Pb+Cd联合LCR（4.37×10??）构成了本研究的主要风险信号。
**3.8. 暴露持续时间-血铅关系及问卷结果**
GFAAS数据确认了一种阈值型暴露-反应模式：在职业暴露≤17年的参与者中未检出Pb，而在具有20、21和37年暴露史的参与者中以递增浓度出现，这与进行性骨骼Pb蓄积和再动员一致。问卷（n=312）发现，47.6%的女性使用染发剂；84.7%将染料涂抹在皮肤上。只有60%的职业使用者报告始终佩戴手套；44%使用口罩。症状流行率包括脱发（16.9%）、头痛（7.0%）和头皮刺激（3.8%）；职业使用者还报告了鼻窦刺激（12%）、指甲改变（24%）和神经系统类型症状。
**4. 讨论与结论**
**4.1. 讨论部分总结**
讨论部分首先分析了染发剂中重金属污染的可能来源和机制。粉末状产品中高浓度的锰可能反映含锰矿物颜料或矿物原材料的污染，但研究人员未测量金属形态和颜料组成，无法从总锰浓度中得出蓄意添加的结论。铅可能来源于受污染的矿物颜料、原材料、加工设备或铅基调色剂，但现有分析方法无法区分这些来源。汞可能来源于防腐系统中的杂质，尤其是苯汞化合物。镉和镍的痕量水平与氧化锌或二氧化钛颜料中的矿石伴生杂质以及不锈钢加工设备释放的镍铬一致。欧洲产品完全未检出金属，证实了良好生产规范（GMP）和严格原材料检测的技术可行性。在配方基质中，染发剂应用时的强碱性和氧化条件会改变重金属的形态，可能影响其皮肤生物利用度。关于非致癌风险，虽然所有产品在所有情景下的HI<1对个人使用具有保护意义，但HI框架假设暴露于单一产品，而许多消费者和几乎所有美容工作者都会同时或先后暴露于多种产品。在职业环境中，即使两种高负担产品的组合HI也会接近或超过1.0。Pb的HQ是最大的单一风险贡献因素，且Pb的RfD没有阈值。关于致癌风险，最关键的发现是使用HD-D的职业工作者因皮肤Cd暴露而面临不可接受的致癌风险（LCR=4.37×10??），即使经十倍校正后仍高于10??阈值。消费者使用HD-D的Cd致癌风险也略超可接受阈值。对于体内毒理学效应，讨论详细阐述了每种金属的分子机制：Pb通过竞争性置换钙离子干扰突触可塑性和神经传递，抑制血红素合成，并通过氧化应激诱导心血管效应，同时也是表观遗传干扰物；Mn通过在线粒体蓄积抑制电子传递链复合物I和III，驱动氧化应激和神经炎症，加速α-突触核蛋白寡聚化，导致帕金森样运动缺陷；Cd通过在肾皮质蓄积引起近端肾小管细胞死亡，通过直接DNA损伤和抑制碱基切除修复酶以及表观遗传改变发挥致癌作用，并具有雌激素样内分泌干扰活性；Hg通过高亲和力结合酶和结构蛋白中的巯基破坏硫醇依赖性生物过程，肠道菌群可将部分无机汞甲基化为神经毒性的甲基汞；Ni作为半抗原诱导过敏反应，抑制2-氧戊二酸依赖性双加氧酶产生假缺氧转录状态并导致组蛋白甲基化改变；Cu在升高浓度下通过Fenton样氧化还原循环从抗氧化辅因子转变为促氧化催化剂。研究强调，虽然这些机制提供了生物学合理性，但不能证明横断面研究中自我报告的症状是由金属暴露引起的。监管和公共卫生意义方面，研究人员建议苏丹国家药品和化妆品管理局实施上市前重金属筛查、采用欧盟技术可避免限值作为临时最大浓度、建立美容工作者年度血铅筛查和镉生物标志物监测项目，并要求美发沙龙将提供PPE作为营业许可条件。对于粉末状和石基染料应加强审查，消费者教育应针对更便宜、颜色更深的粉末状配方以及个人使用中PPE和工作场所通风的重要性。
**4.2. 研究结论翻译**
本研究提供了关于喀土穆销售的特定染发剂中重金属的综合筛查级证据，以及探索性生物监测和基于模型的皮肤风险估计。在所测试的产品中，锰和铅是最突出的污染物，而不同配方的浓度差异很大。由于产品和生物监测样本有限，研究结果不应推广到苏丹所有染发剂或暴露女性。在所述假设下，单个产品的非致癌危害指数保持在1以下，尽管高铅产品的职业估计值接近该阈值。HD-D中的镉产生了最强的模型化癌症风险信号，消费者超过10??，职业工作者超过10??。这些数值为筛查估计值，因为未测量配方特异性皮肤吸收，且在缺乏皮肤毒性值时使用了口服毒性值作为替代。已建立的毒理学证据支持所检测金属过量暴露引起神经、肾脏、心血管和皮肤效应的生物学合理性。然而，目前的横断面数据不能证明参与者的自我报告症状是由染发剂金属引起的。研究结果支持加强化妆品染发剂的上市前检测、改善工作场所通风和个人防护设备，以及开展测量相关环境和职业共同暴露的大规模生物监测研究。应优先关注与频繁处理粉末状或石基染料相关的产品和工作实践。
