《Journal of Xenobiotics》：Translational Gaps in Assessing the Obesogenic Effects of Herbicides: A Scoping Review
肥胖是一种以脂肪组织过度蓄积为特征的疾病。它是一种多因素疾病，源于遗传背景、生活方式相关因素（如缺乏体力活动、社会经济和文化决定因素）以及环境因素（包括膳食模式和环境污染物的暴露）之间的复杂相互作用。在此背景下，暴露于环境污染物已被视为肥胖发生的独立危险因素。然而，将除草剂暴露与肥胖联系起来的证据仍然有限。因此，本范围综述旨在系统梳理体外（in vitro）、体内（in vivo）及流行病学模型中关于除草剂致肥胖效应的现有证据，评估其转化一致性，并识别现有文献中的方法学空白。研究者在PubMed、Web of Science和Scopus中进行了系统性文献检索，以识别报告除草剂暴露与肥胖相关终点效应的研究。检索时限截至2026年3月。共有24项研究完全符合纳入标准，并被分类为体外、体内和流行病学证据类别。研究结果揭示了不同证据层级之间存在显著脱节。在体外和体内研究中，所测试的浓度和剂量往往不能反映真实暴露场景，从而限制了这些发现对人类健康风险评估的适用性。相比之下，流行病学研究常依赖于敏感性和特异性有限的肥胖指标，如体质指数（body mass index, BMI）。总体而言，现有证据表明人群研究的外部效度有限，且实验模型中浓度和剂量的选择具有任意性。
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引言
肥胖是一种以脂肪组织过度蓄积为特征的慢性、复杂且多因素疾病。脂肪增多是该临床状态的关键表型标志，会损害多个器官系统的功能。肥胖被视为心代谢疾病、多种癌症及免疫相关疾病发生的独立危险因素。过去五十年间，全球超重（体质指数[BMI] 25.0–29.9 kg/m2）和肥胖（BMI ≥ 30 kg/m2）的患病率逐渐上升。尽管肥胖在高收入国家最为普遍，但其负担在全球所有地区均有所增加。据估计，1990年至2020年间，成年女性肥胖患病率增加了104.9%，男性增加了155%。肥胖的发生涉及遗传、社会文化、经济、生活方式（包括饮食习惯、体力活动、睡眠模式和久坐行为）及心理社会因素的复杂相互作用。环境致肥胖物（environmental obesogens）的暴露已被认为是与肥胖发生相关的潜在危险因素。多项流行病学和实验研究表明，环境污染物暴露与包括肥胖在内的慢性疾病的发生和进展有关。农药（pesticides）被视为用于病虫害及媒介传播疾病控制的一组异质性化学物质。环境和职业性农药暴露被认为是多种不良健康结局的危险因素，包括心代谢、免疫、神经、发育和生殖障碍，以及多种癌症。农药暴露健康效应的评估传统上集中于杀虫剂。然而，除草剂的使用量高于杀虫剂。根据联合国粮食及农业组织（FAO）的估算，2023年全球杀虫剂使用量约为759,403吨，而除草剂使用量约为2,009,099吨。因此，需要对除草剂暴露的潜在健康效应（包括其在肥胖发生中的可能作用）进行更全面的评估。
毒理学研究被认为是转化性的，因为它评估多种潜在有害物质的健康效应。尽管已做出重大努力整合体外研究、体内实验和流行病学证据的发现以全面表征健康风险，但现有证据仍然异质性较高。不同研究设计之间方法学路径的差异和有限的协调性使研究结果在统一风险评估框架内的整合和解释变得复杂。范围综述为评估实验模型间的方法学异质性及其与流行病学证据的一致性提供了机会，也使系统性地绘制除草剂暴露与肥胖发生之间关系的证据成为可能。本综述旨在表征实验设计、评估测试剂量的转化一致性、识别方法学空白，并为未来毒理学和流行病学研究提出战略框架。
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材料与方法
2.1. 证据检索
本范围综述遵循PRISMA范围综述扩展指南（PRISMA-ScR）和乔安娜布里格斯研究所（JBI）范围综述方法学建议实施。研究方案已在开放科学框架（OSF）中制定并注册。
2.2. 检索策略与信息来源
研究者在PubMed、Web of Science和Scopus中进行了系统性文献检索，检索截至2026年3月31日发表的相关文章。检索算法涵盖了以下概念领域的变化形式：“致肥胖物（obesogens）”、“除草剂（herbicides）”、“脂肪生成（adipogenesis）”、“脂肪细胞成熟/分化（adipocyte maturation/differentiation）”、“脂肪组织增生/肥大（adipose tissue hyperplasia/hypertrophy）”和“脂肪量（adipose mass）”。此外，对每篇检索到文献所引用的参考文献进行了分析以识别额外记录。
2.3. 筛选标准
本范围综述纳入评估除草剂暴露对肥胖相关及致肥胖标志物影响的原始研究。在实验模型（体外和体内）中开展的原始研究以及流行病学研究均被视为符合纳入条件。纳入标准包括：评估除草剂致肥胖潜力的英文原始研究，相关终点包括前脂肪细胞增殖和分化、关键脂肪生成调节因子（包括但不限于固醇调节元件结合蛋白[SREBPs]、CCAAT/增强子结合蛋白[C/EBPs]和过氧化物酶体增殖物激活受体γ[PPARγ]）的激活、总体脂肪量或脂肪量的增加、用于肥胖诊断的临床指标（包括但不限于BMI和腰围），以及用于区分脂肪细胞增生与肥大的脂肪组织组织形态计量学参数。排除标准包括：叙述性、系统性或范围综述、荟萃分析、致编辑信、社论、评论及未提供完整原始数据集的会议摘要；纯计算机模拟研究（如计算建模或分子对接）而无后续体外或体内生物学验证；评估其他内分泌干扰化学物质（如增塑剂或重金属）或其他类别农药（如杀虫剂或杀菌剂）且无法区分除草剂独立效应的复杂混合物暴露研究；以及同一研究组从同一研究人群或队列发表多篇出版物时，仅保留最新或提供最全面数据集的出版物。
2.4. 研究选择
所有检索到的记录导入Zotero v. 9.0.6文献管理软件，识别并删除跨数据库的重复条目。随后，两名独立评审员通过同行评审筛选流程应用研究选择标准。关于研究资格的差异通过共识解决。
2.5. 数据提取
研究者开发了标准化数据提取表，根据所评估证据的具体类型提取关键变量。除作者和发表年份外，提取的数据包括：体外研究（细胞系、所测试除草剂、纯度等级[分析纯与商业制剂]、测试浓度、暴露持续时间和靶向脂肪生成生物标志物）；体内研究（动物模型、年龄和样本量、所测试除草剂及纯度等级、给药剂量和暴露途径、暴露持续时间和肥胖相关结局）；流行病学研究（研究设计、地理位置[国家]、样本量、参与者人口学特征、除草剂暴露评估方法[如生物监测与问卷]及所测量的临床肥胖结局）。
2.6. 偏倚风险
研究者使用OHAT偏倚风险工具对流行病学研究进行偏倚风险评估，四个关键领域被指定为确定研究可靠性的关键标准：（1）选择偏倚（对照组适当性）、（2）混杂偏倚（对重要混杂/修饰变量的调整）、（3）暴露表征中的检测偏倚，以及（4）结局评估中的检测偏倚。所有纳入的流行病学研究最终被分为三个层级：第一层（高质量）、第二层（中等质量）和第三层（低质量）。动物研究使用专门为体内研究设计的SYRCLE偏倚风险工具进行评估。三名独立评审员评估所有纳入的体内和流行病学研究的偏倚风险，通过共识解决分歧。
2.7. 数据综合与呈现
提取的数据以叙述方式总结，并按证据层级（体外、体内和流行病学）分类以表格阵列呈现。
2.8. 转化一致性
当实验剂量具有环境相关性时，体内和体外模型的信息被认为与人类证据一致。具体而言，当实验暴露与已确立的毒理学风险参数（包括但不限于可接受每日摄入量[ADI]、可耐受每日摄入量[TDI]或参考剂量[RfD]等监管值）直接相关时，被分类为现实暴露。
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结果
共检索到656条记录。去除重复项（n = 188）后，共分析468条记录。经标题筛选后排除402条。随后恢复66篇文章，并通过参考文献列表分析识别出19条记录。全文筛选后，因五个主要原因排除记录：（1）未评估致肥胖结局，（2）研究聚焦于与除草剂生产相关的副产物或污染物，（3）研究报告了脂肪组织中的除草剂浓度，（4）研究非原始报告，以及（5）研究包含与肥胖无关的其他代谢结局。最终，24条记录完全符合纳入标准（图1）。
表1总结了检验人类除草剂暴露与肥胖临床标志物之间关联的流行病学研究（n = 5）。所有研究均在美国进行。80%的纳入研究在过去五年内开展（2025年3项，2023年1项，2015年1项）。一项研究仅纳入男性，其余研究同时纳入女性和男性。前瞻性队列和基于人群的横断面设计最为常见，各占40%（n = 2）。仅一项研究采用生态学研究设计。60%（n = 3）的研究使用标准化、全球公认的分析方法对尿液中的除草剂或相关代谢物进行生物监测。40%（n = 2）的研究使用结构化问卷或估算县级除草剂暴露量。80%（n = 4）的纳入研究使用腰围或体质指数作为肥胖相关临床标志物；其余研究使用县级肥胖诊断风险。未报告使用计算机断层扫描（金标准）、磁共振成像或生物电阻抗、皮褶测量等间接方法。所有研究均报告了控制相关混杂因素的多变量统计分析。
流行病学证据主要集中于草甘膦、2,4-D和阿特拉津，但结果一致性较低。一些使用间接暴露评估的研究报告了阿特拉津和2,4-D暴露与肥胖之间的正相关。相反，尿液中阿特拉津和2,4-D水平与BMI呈负相关。关于草甘膦，仅一项生态学研究报告了其与肥胖的正相关。类似地，体内证据也主要集中于草甘膦、阿特拉津和2,4-D的致肥胖潜力。结果显示草甘膦暴露与肥胖相关标志物升高之间具有更高的一致性。对于阿特拉津，一项跨代研究报告了抗肥胖效应，而亚慢性暴露研究则识别出肥胖标志物的增加。在体外模型中，评估主要集中于草甘膦：57.1%的研究报告脂肪生成受到抑制，而其余研究则显示促脂肪生成效应。其他除草剂在体外模型中的证据仍然稀缺，仅限于孤立报告。
表2总结了在动物模型中开展的研究（n = 12）。五项纳入研究（41.6%）在大鼠（Sprague-Dawley多于Wistar）中进行。四项研究（33.4%）使用C57BL/6小鼠。两项研究（16.6%）在肉鸡（ROSS 308品系）中进行。仅一项研究（8.4%）使用斑马鱼。多代（F0-F1）和跨代（F0-F3）研究设计各在四项研究中报告（各占16.6%）。50%的研究测试了商业制剂，其余研究测试了分析纯或技术级农药。几乎所有研究均通过口服灌胃给药。四项研究（33.3%）采用二次打击假说（青春期前暴露、除草剂暴露及随后的高热量饮食），高脂饮食暴露是除草剂暴露后最常测试的联合处理方式。相对脂肪量、计算机断层扫描分析和组织形态计量学分析被用作肥胖生物标志物。五项研究测量了脂肪组织中参与脂肪生成的关键基因的相对表达。七项研究（58.3%）测试了草甘膦，三项研究（25%）评估了阿特拉津，乙酰甲草胺及2,4-D与草甘膦混合物各在一项研究中被评估。一项研究（8.4%）报告了间歇性给药方案，即连续五天给药后停药两天。其余研究报告了连续每日给药。所有纳入研究均采用基于LD50估算的剂量水平。仅一项研究纳入了相当于可接受每日摄入量（ADI）的剂量；然而，没有研究使用反映环境相关暴露水平的剂量。
体外模型证据见表3。小鼠成纤维细胞系3T3-L1是评估除草剂暴露致肥胖效应最广泛使用的细胞系；也使用了原代小鼠成纤维细胞以及来自人类和猪模型的间充质基质细胞。细胞内脂质积累被用作脂肪生成的生化生物标志物；使用油红O（n = 5；62.5%）或尼罗红（n = 3；37.5%）评估细胞内脂质。草甘膦是最常测试的除草剂，处理时间高度不一致；剂量-反应评估仅在少数研究中开展。几乎所有研究仅报告了所测试除草剂的单一剂量。没有纳入研究调查除草剂混合物对致肥胖生物标志物的影响。四项研究（50%）使用商业制剂除草剂，三项研究（37.5%）测试分析纯或技术级农药，仅一项研究（12.5%）分析了技术和商业等级除草剂的效果。
动物研究的偏倚风险总结于图2。所有纳入研究均显示出较高的选择偏倚风险（未描述干预分配的细节）。关于实施偏倚和检测偏倚，没有纳入研究描述了对照护者设盲的策略，生化结局评估可能未设盲。
表4总结了流行病学研究的偏倚风险；四项纳入研究（80%）被分类为低偏倚风险（分别为T1或T2层级）。仅一项研究（20%）被分类为T3（高偏倚风险）。四项研究（80%）评估了混杂偏倚。该领域的主要优势在于使用了考虑多个混杂因素和效应修饰变量潜在影响的稳健研究设计。此外，所有纳入研究均进行了针对相关混杂因素和效应修饰变量调整的统计分析。两项研究（40%）的暴露表征被判定为低偏倚风险，基于暴露生物标志物（包括农药或其代谢物浓度的测量）。一项研究（20%）通过在纳入人群子集中测量除草剂或其代谢物并根据除草剂使用记录估算暴露量来表征暴露。另一项研究（20%）使用经验证的问卷识别除草剂暴露——偏倚风险最高的研究使用除草剂销售记录和基于人群的估算来估计暴露量。最后，所有纳入研究均使用与肥胖相关的临床参数评估肥胖相关结局。
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讨论
农药对多种慢性疾病发展的影响已通过流行病学、动物和体外方法进行研究。然而，杀虫剂是研究最多的对象。除草剂对慢性疾病发展的影响仍未得到充分研究。本范围综述总结了关于除草剂暴露与肥胖发展之间关联的现有证据。
临床前-临床一致性被认为是毒理学风险评估中的关键议题。可分析几个问题来评估临床前（体外或体内研究）与临床证据（流行病学证据）之间的一致性，包括三个关键主题：（1）临床前研究中使用的剂量/浓度的生物学相关性，（2）用于评估毒物暴露不良结局的生物标志物，以及（3）临床前模型的代表性。
在细胞培养模型中选择测试浓度以评估已获监管批准的农药化合物的不良效应，可限于生物学相关剂量。对于已注册的除草剂，该选择可由先前确立的毒理学参考值（包括可接受每日摄入量（ADI）、可耐受每日摄入量（TDI）、参考剂量（RfD）或急性参考浓度（ARfC））指导。从这些值外推到体外浓度通常使用单室毒代动力学模型，一般假设70 kg成年人约有40 L总体液。该方法为定义更接近合理内暴露水平的实验浓度范围提供了依据，而非仅依赖任意或高细胞毒性浓度。然而，本综述纳入的研究缺乏选择测试浓度的依据，选择仅限于从细胞活力试验中获得的非细胞毒性浓度。这种简化方法未能考虑关键毒代动力学参数，包括吸收、生物利用度、清除率和除草剂的特异性组织趋向性。这凸显了直接剂量转换的局限性，并强调了开发更精细方法的必要性。未来研究应优先考虑器官趋向性体外模型，并更加重视基于生理的药代动力学（PBPK）建模，以提供更准确的转化框架。
对于动物研究，测试剂量低于先前报告的LD50的五分之一。然而，这种方法可能降低向人类证据的外推性，并降低与环境相关暴露场景的相似性。因此，未来研究应使用源自毒理学参考值（如ADI、TDI或RfD）的暴露水平来估计剂量-反应效应。该方法将通过更接近合理的人类暴露场景来提高动物模型的转化相关性。在这方面，本综述识别出的基于国家生物监测调查的研究报告了生物基质中除草剂或其代谢物的浓度。报告的数据可通过反向剂量测定法用于估算动物模型的相应实验剂量。具体而言，血液中的除草剂浓度或尿液中的代谢物浓度可纳入基于生理的药代动力学（PBPK）模型，以估算人类可能暴露的每日外剂量。这些估算剂量随后可用作设计动物研究暴露方案的参考点。总体而言，人类生物监测数据、反向剂量测定方法与实验剂量/浓度选择的整合有限，是本综述纳入的体内和体外研究中识别出的主要空白之一。体外和体内研究中识别出的一个相关方法学问题是使用分析纯或技术级除草剂，或基于除草剂的商业制剂。分析纯和技术级除草剂可评估与活性成分相关的效应。相比之下，商业制剂是复杂混合物（在不同制造商之间表现出更大变异性），包含可改变活性化合物毒理学特征的惰性成分。在现实暴露场景中，人类暴露于商业除草剂制剂。因此，评估商业制剂可能更接近现实暴露场景，并提高临床前发现的环境和转化相关性。此外，很少有研究分析除草剂混合物暴露的效应；然而，多项研究表明农药使用模式包括多种除草剂的混合物，导致毒理学相互作用（协同、拮抗等）。未来研究可考虑除草剂混合物的暴露。
动物研究的偏倚风险评估显示，没有纳入研究在实验过程中实施照护者设盲。因此，照护者知晓动物在干预组中的分配情况。此外，所有研究均未对结局评估设盲，这可能增加了实施偏倚和检测偏倚的风险。据报道，未设盲的照护者可能无意中区别对待干预组和对照组的动物。此外，结局评估（包括生物标志物评估）缺乏设盲可能导致治疗效果被高估，并增加假阳性结果的可能性。因此，干预程序和结局评估的设盲对于减少偏倚和确保实验发现的有效性至关重要。
另一个需要考虑的关键问题是，所有检验除草剂暴露与肥胖相关临床生物标志物之间关系的流行病学研究均在美国进行。尽管两项研究基于包含多种族参与者的全国人口调查，一项研究纳入的队列主要由墨西哥裔个体组成，但缺乏亚洲或非洲裔人群的研究，以及缺乏发展中国家数据，限制了外部效度，并凸显了在其他国家开展流行病学研究的必要性。此外，动物研究已纳入跨代、多代和二次打击暴露模型。然而，关于除草剂暴露和致肥胖效应的流行病学研究仅报告了横断面设计。对于其他污染物，来自动物和流行病学研究的证据已涉及跨代效应和暴露易感窗口。这表明动物模型中除草剂诱导肥胖的研究与流行病学研究之间的联系仍然薄弱。存在一个包含儿童和父母的队列，如萨利纳斯母亲和儿童健康评估中心（CHAMACOS）研究。在这一方向上，可在父母（F0）及其子女（F1）中评估表观遗传肥胖标志物，对F1精子中表观遗传肥胖标志物的分析可揭示跨代效应。
将体外和体内模型的证据转化为人类发现，要求细胞和动物模型中评估的终点在生物学和临床上具有相关性。在这方面，细胞内脂质积累（被认为是体外评估脂肪生成的参考标准）并不能代表人类肥胖病理生理学的典型模型。此外，体外系统和动物模型中脂肪生成主调节因子（如PPARγ或SREBP）的表达可能与其在人类中的行为不相关。此外，如前所述，一些流行病学研究仅纳入男性，这一局限性也存在于仅使用雄性或雌性的实验模型中。这阻碍了转化毒理学，因为生物学性别会改变环境外源物（包括除草剂）的毒代动力学和毒效动力学。身体成分的差异，如脂肪分布和总体水比例，可改变毒代动力学。同样，外源物代谢酶的表达和活性表现出显著的性别二态性，而激素波动可改变毒效动力学反应。因此，体内和流行病学研究设计不应局限于单一生物学性别。
最后，流行病学研究主要使用体质指数作为肥胖的临床指标；然而，多项研究表明，在肌肉量增加的情况下，BMI易受偏倚影响。其他临床标志物包括腹部肥胖或通过生物电阻抗测量获得的身体成分数据，这些数据与被认为是估算脂肪量金标准的方法（如计算机断层扫描）高度相关。然而，上述除草剂暴露个体的肥胖相关标志物尚未被报告。
本范围综述的发现表明，体外研究在实验设计、暴露条件和剂量范围方面高度异质，从而无法进行有意义的荟萃分析。类似地，大多数流行病学证据来自对美国NHANES数据库的分析。因此，研究间数据独立性的假设可能无法完全满足，可能限制合并荟萃分析的代表性和有效性。相比之下，动物研究表现出更高的方法学一致性，包括可比的暴露剂量和相似的肥胖评估终点。因此，对动物研究进行荟萃分析似乎是可行的，并可提供更稳健的总体效应定量估计，从而加强现有证据的外部效度。此外，可进行荟萃回归分析以评估潜在的剂量-反应关系，并探讨暴露水平对肥胖相关结局的影响。
未来研究应解决本范围综述中识别出的若干方法学空白。对于体外模型，应更加重视暴露水平的选择。测试浓度可考虑现实人类和环境暴露场景来选择。未来研究应考虑以已确立的毒理学参考值（如ADI和ARfD）为依据的剂量。此外，现实环境或职业暴露通过除草剂混合物发生；因此，可进行除草剂混合物的分析。对于体内研究，严格实施设盲程序至关重要。动物分配到干预组和结局评估均应在设盲条件下进行，以最小化效应高估的风险并降低假阳性结果的可能性。此外，越来越多的流行病学证据描述了环境暴露人群中尿液除草剂及其代谢物浓度，这为改善动物实验的转化相关性提供了机会。具体而言，可采用反向剂量测定方法估算生物学相关的内剂量，然后用于确定实验动物研究的暴露水平。最后，未来流行病学研究应超越对BMI作为主要肥胖指标的普遍依赖。纳入更敏感和特异的脂肪量、身体成分和代谢功能障碍指标，可能改善对除草剂暴露相关肥胖效应的识别。虽然研究者识别了队列、生态和全国调查研究，但大多数严重依赖横断面设计。研究者建议转向多代和跨代研究，以理解除草剂暴露对肥胖的长期、可遗传后果。此外，生态和调查研究应考虑除草剂施用、销售和暴露的时间波动。未来方法还必须评估除草剂暴露与内在或生活方式因素（包括体力活动、城市化和饮食变化）之间的协同、相加或拮抗相互作用，这将为理解除草剂诱导肥胖发生的多因素性质提供更全面的视角。
本范围综述的发现应在若干局限性背景下进行解读。首先，大多数体外研究报告了非标准化的方法学数据，妨碍了偏倚风险评估。其次，存在流行病学数据重叠的证据，特别是在基于全国调查的研究中。第三，本综述仅限于英文发表的研究；因此，灰色文献或其他语言的研究可能被忽略。最后，体外、体内和流行病学研究设计的高度异质性要求对所得结果进行谨慎解读。
