《Environmental Science & Technology》：Exposomic Assessment of Endocrine-Disrupting Chemicals Using Hair: A Cross-Matrix Comparison with Serum and Urine by LC-HRMS and Metabolite Profiling
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内分泌干扰化学物质（EDCs）日益被证实与慢性疾病相关，然而其在人类研究中的生物监测仍主要依赖尿液和血清，这两种基质仅能捕获这些快速消除化合物短期暴露的信息。在此，研究人员将头发作为一种互补性的长期生物监测基质，整合到基于LC-HRMS的暴露组学工作流程中，并
内分泌干扰化学物质（EDCs）日益被证实与慢性疾病相关，然而其在人类研究中的生物监测仍主要依赖尿液和血清，这两种基质仅能捕获这些快速消除化合物短期暴露的信息。在此，研究人员将头发作为一种互补性的长期生物监测基质，整合到基于LC-HRMS的暴露组学工作流程中，并与配对的血清和尿液样本一同评估EDC混合物。研究人员开发并验证了一种靶向5个化学类别（二苯甲酮类、邻苯二甲酸酯类、对羟基苯甲酸酯类、双酚类和有机磷酸酯类）中44种内分泌干扰物的方法，将定量分析与可疑物筛查及II相代谢物的半定量相结合。将该方法应用于20名绝经后女性的样本时，基于头发的方法提供了最广泛的覆盖范围和最高的浓度（31/44种化合物），比尿液或血清中的浓度高出约三个数量级，这与不同的蓄积机制和时间整合窗口一致。在头发中，EDCs以非结合形式存在（>99%），而尿液以结合型代谢物为主，血清中的检出则有限。总体而言，这些发现表明，将头发整合到多基质暴露组学设计中可大幅扩展人类暴露评估的化学分辨率和时间分辨率。
论文解读
一、研究背景与目的
人类在日常生活中持续暴露于大量化学物质，其中许多具有潜在危害性，其累积效应至今尚未得到充分表征。大量慢性疾病的发生与遗传易感性和环境因素的共同作用有关，而近年来的证据表明，大多数慢性疾病与环境暴露密切相关，这使得化学暴露的定量测量成为现代暴露组学的基石。在内分泌干扰化学物质（EDCs）这一庞大的化学物质类别中，对羟基苯甲酸酯类、二苯甲酮类、双酚类、邻苯二甲酸酯类和阻燃剂等化合物广泛存在于化妆品、食品包装、家用清洁产品和药物辅料中，其持续释放导致人类普遍暴露。已有研究将此类暴露与生殖和发育障碍、肥胖和糖尿病、神经发育异常及癌症等多种健康效应相关联。
然而，当前EDCs的人体生物监测仍主要依赖尿液和血清。由于大多数EDCs在体内代谢和排泄迅速，这两种基质仅能提供短期暴露的快照，难以准确反映长期暴露水平。近期一项基于血浆的暴露组学研究揭示了个体化学暴露的显著变异性和有限的纵向稳定性，凸显了更频繁测量和互补性生物样本的必要性。头发作为一种角蛋白化的持续生长基质，能够整合数周至数月（通常每月生长约1厘米）的暴露历史，具有非侵入性、采集简便、储存要求低等实际优势，适合大规模流行病学研究。已有研究表明，头发中污染物水平的时间变异性低于尿液，其组内相关系数（ICC）更高。然而，EDCs在头发中的研究仍远少于农药等其他污染物，且同一受试者配对生物样本中的跨基质比较数据极为匮乏，限制了对头发如何补充血清和尿液暴露评估能力的评价。
针对上述空白，研究人员开发并验证了一种基于LC-HRMS的靶向定量方法，用于检测覆盖五个化学类别的44种EDCs，并将其应用于同一批受试者的配对头发、血清和尿液样本。同时，研究人员建立了可疑物筛查工作流程以识别额外的II相代谢物（葡萄糖醛酸结合物和硫酸结合物），并采用基于电离效率的模型进行半定量。该研究代表了首批在同一参与者中对三种基质进行EDCs系统比较的工作之一，旨在直接评估头发对传统生物监测方法的互补性，并展示整合头发的多基质暴露组学设计如何大幅扩展人类暴露评估的化学覆盖范围和时间分辨率。
二、主要技术方法
研究人员在西班牙巴塞罗那德尔马医院招募了20名绝经后女性，其中10名确诊为额叶纤维性脱发（FFA），10名为年龄匹配的无脱发对照组，采集其配对的头发、晨尿和血清样本。研究开发并验证了一种靶向LC-HRMS方法，涵盖双酚类、邻苯二甲酸酯类、对羟基苯甲酸酯类、二苯甲酮类和有机磷酸酯类共44种EDCs。头发样本经溶剂清洗、研磨和甲醇提取处理；血清经乙腈去蛋白处理；尿液经离心和过滤处理。采用数据非依赖采集模式（DIA）结合宽带碰撞诱导解离（bbCID）进行质谱采集。在靶向定量之外，研究人员还实施了可疑物筛查工作流程，基于毒代动力学文献确定代谢途径，通过精确质量数、保留时间行为、同位素模式和诊断性MS2碎片离子等标准注释II相代谢物，并使用定量结构-电离关系（QSIR）模型对代谢物进行半定量。
三、研究结果
3.1 方法验证
研究人员在头发基质中成功验证了44种EDCs的检测方法。方法定量限（LOQ）范围为0.05 ng/g至67 ng/g（中位数0.4 ng/g），63%的化合物LOQ低于1 ng/g。三苯基磷酸酯的高LOQ主要归因于程序空白中的污染，而双酚F的高LOQ则与头发基质中的分析灵敏度限制有关。所有化合物的精密度良好，变异系数（CV）介于0.07%至36.2%之间。基质效应主要表现为信号抑制，33种化合物的基质效应值低于70%，但通过基质匹配校准曲线有效校正。78%的分析物回收率介于50%至130%之间，表明提取效率良好。线性总体良好，75%的化合物r2值介于0.9917至0.9999之间。
3.2 内分泌干扰物在生物基质中的分布
在44种目标EDCs中，33种在至少一种生物基质中被检出。头发样本展现出最高的化学覆盖度，检出31种化合物（占总数的70%），其次为尿液（25种，57%）和血清（14种，32%）。头发中检出的化合物中60%与尿液重叠，45%与血清重叠，表明基质间存在实质性但不完全的互补关系。检测频率方面，头发在大多数化学类别中均高于其他基质，例如4,4′-二羟基二苯甲酮在头发中的检出率为95%，而血清仅为5%、尿液为40%。邻苯二甲酸酯代谢物是主要例外，其在尿液中的检出频率高于头发，这与其快速生物转化和尿液排泄一致。12种化合物在三种基质中均被检出，其中邻苯二甲酸单丁酯在所有基质中均表现出高检出频率（头发95%、尿液85%、血清100%）。
浓度分布方面，头发中的中位总浓度范围为0.5至880.2 ng/g，尿液为0.2至81.9 μg/g肌酐，血清为0.2至25.9 ng/mL。头发浓度通常比尿液或血清高一个到几个数量级。头发中最低检出值平均约为检出限（LOD）的20倍，而尿液和血清分别约为7倍和4倍，表明头发不仅浓度更高，且受检测限附近删失的影响更小。头发还表现出更大的个体间变异性，反映了长期低水平和高水平暴露的累积效应。在三种基质中均检出的12种化合物中，双酚A在头发中的检出率为95%（浓度范围6.03–272 ng/g），而在血清中仅1例检出，尿液中完全未检出。双酚S呈现类似趋势：头发检出率95%（10.0–1190 ng/g），血清仅15%（0.201–0.387 ng/mL）。有6种化合物仅在头发中检出，包括对羟基苯甲酸丁酯、二苯甲酮-4、邻苯二甲酸单甲酯、邻苯二甲酸单辛酯和双酚AF等。仅2种化合物（邻苯二甲酸单环己酯和邻苯二甲酸单（5-羧基-2-乙基戊基）酯）仅在尿液中检出。
3.3 代谢物的可疑分析
通过可疑物筛查，研究人员额外鉴定出26种未纳入靶向分析的结合型代谢物。其中24种在尿液中检出，6种在血清中检出，5种在头发中检出。尿液代谢物中15种为葡萄糖醛酸结合物、9种为硫酸结合物，而血清和头发中以硫酸结合物为主。经归一化后，结合型代谢物在头发总化学负荷中仅占极小比例，表明EDCs在头发中主要以游离形式存在（>99%）。血清中游离形式约占94%，但二苯甲酮-8、4,4′-二羟基二苯甲酮、二苯甲酮-1和异丁基对羟基苯甲酸酯仅以II相结合物形式检出。尿液中有7种化合物仅以代谢物形式存在，包括二苯甲酮-8、二苯甲酮-2、二苯甲酮-3、苄基对羟基苯甲酸酯、异丁基对羟基苯甲酸酯、异丙基对羟基苯甲酸酯和邻苯二甲酸单苄酯。结合型代谢物仅局限于特定化学类别：血清中仅对羟基苯甲酸酯和二苯甲酮类存在结合物，尿液还包含葡萄糖醛酸化的邻苯二甲酸酯代谢物。阻燃剂未发现代谢物，与其较高的稳定性和有限的代谢转化一致。
3.4 额叶纤维性脱发队列中的示例应用
作为探索性示例，研究人员将该工作流程应用于20名绝经后女性（10名FFA患者和10名对照）的配对样本。头发展现出最广泛的化学覆盖度（31种化合物）和最高的总体EDC浓度，血清仅提供有限化学信息（14种化合物），尿液主要反映近期暴露（25种化合物）。总计21种化学物质在FFA病例中表现出更高的中位浓度，11种在对照组中更高。三苯基磷酸酯在病例中的检出率为90%，而对照组仅为30%；邻苯二甲酸单（2-乙基-5-氧代己基）酯在病例中检出率为70%，对照组仅为10%。双酚S和部分有机磷酸酯（如三苯基磷酸酯和磷酸三（1-氯-2-丙基）酯）的差异最为显著。然而，鉴于样本量较小（每组n=10），这些发现纯属描述性且具有假设生成性质，而非推断性结论。
四、讨论与结论
该研究系统比较了同一组受试者中头发、血清和尿液三种基质的内分泌干扰物分布特征，证实头发在化学覆盖度和浓度水平上均显著优于传统基质。头发中EDCs以非结合形式为主，这与头发角蛋白化后代谢不活跃、缺乏生物转化酶能力以及II相代谢物极性较高、对头发基质亲和力有限的生物学机制一致。尿液以结合型代谢物为主，反映活跃的代谢清除过程；血清则主要捕获短期暴露的游离态物质。头发与血清浓度比与理化性质之间未发现显著相关性，但化学家族内部存在中等到强的化合物间相关性，反映了共同的暴露来源和代谢途径。该研究存在一定局限性，包括样本量较小、缺乏头发处理信息、部分化合物在尿液中的灵敏度有限，以及可疑物筛查代谢物半定量的不确定性。总体而言，将头发整合到多基质暴露组学设计中，可大幅扩展人类暴露评估的化学覆盖范围和时间分辨率，为慢性暴露评估和流行病学研究提供了重要的方法学基础。该论文发表于《Environmental Science》。
