接受DXA检查的女性金属生物标志物与骨密度：一项医院研究中镉与硒平衡的关联性分析

《International Journal of Hygiene and Environmental Health》：Metal biomarkers and bone mineral density in women undergoing DXA: Associations with cadmium and selenium balance in a hospital-based study

　　

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  沙特阿拉伯一项基于医院的队列研究，评估金属生物标志物与DXA测定的骨密度。
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  腰椎和股骨颈连续T值是主要骨密度结局指标。
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  尿液镉水平较高与股骨颈T值降低相关。
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  尿液硒水平较高与股骨颈T值升高相关。
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  探索性分析显示，硒与镉的平衡比与腰椎及股骨颈T值升高相关。

引言

骨质疏松症是一种以骨矿物质密度（BMD）下降、骨量减少或骨质量及结构改变为特征的骨骼疾病（美国卫生局局长办公室，2004年）。由于该病在发生骨折前通常无明显症状，因此常被称为"沉默的疾病"（Yedavally-Yellayi等，2019年）。该病在老年人中尤为普遍，其中女性患者占受影响人群总数的50%以上（Lems和Raterman，2017年；Porter和Varacallo，2020年）。据报道，沙特阿拉伯50至79岁女性中骨量减少和骨质疏松症的患病率分别为37%和34%（Sadat-Ali等，2012年）。根据世界卫生组织（WHO）的定义，骨量减少的骨密度T值在?1.0至?2.5之间，而骨质疏松症的T值≤?2.5（WHO，2004年）。

重金属是广泛存在于环境中的污染物，其来源包括自然来源和人为来源。由于其不可降解的特性，重金属会积累在土壤中，进入食物链，最终在人体内生物富集（Khan等，2015年；Wuana和Okieimen，2011年）。普通人群可能通过空气、食物、饮用水、吸烟、化妆品、牙科汞合金以及家庭来源接触镉（Cd）、铅（Pb）和汞（Hg）等金属（Jaishankar等，2014年；Jarup，2003年）。重金属的毒性取决于暴露水平、化学形态、暴露途径和持续时间，以及年龄和性别等个体易感因素（Ibrahim等，2006年；Tchounwou等，2012年）。这些金属会随时间逐渐在人体组织内蓄积，且与多个器官系统的不良效应相关，包括骨骼系统（Rodríguez和Mandalunis，2018年）。

镉（Cd）、铅（Pb）、汞（Hg）和砷（As）尚未发现具有任何已知的生物学功能，被毒性物质与疾病登记局（ATSDR）列为最具危害性的物质之一（ATSDR，2017年）。多项流行病学和实验研究表明，暴露于这些金属可能通过直接毒性损伤骨细胞或间接干扰矿物质和内分泌调节机制（包括钙和维生素D通路）而损害骨骼代谢，但相关研究结果尚不一致（Jalili等，2020年）。从机制上看，有毒金属可能通过改变成骨细胞和破骨细胞的活性、诱导氧化应激以及扰乱全身矿物质稳态来干扰骨重塑过程（Rodríguez和Mandalunis，2018年）。在现实环境中，个体暴露的是复杂的金属混合物而非单一物质，而硒（Se）等必需元素可能通过拮抗或协同作用来影响金属相关的骨骼毒性（Zwolak和Zaporowska，2012年）。然而，目前关于金属联合暴露与骨密度之间关系的研究数据仍然有限，尤其是采用生物监测方法在中东地区人群中的研究更为匮乏。

相比之下，硒是一种具有抗氧化特性的必需微量元素（Burk，2002年）。虽然硒缺乏与骨质疏松症风险增加相关，但过量的硒摄入也可能对骨骼健康产生不利影响，提示硒的最优暴露范围较为狭窄（Galvez-Fernandez等，2020年；Vescini等，2020年）。

先前的生物监测研究表明，沙特阿拉伯女性中重金属水平相对较高，这与饮食和环境暴露有关（Al-Saleh等，2011a、2011b、2015年；Al-Saleh，1995年）。鉴于该人群中骨质疏松症的高患病率，探讨金属暴露与骨骼健康之间的关系具有重要的公共卫生意义。本研究旨在考察尿液和毛发中镉（Cd）、铅（Pb）、汞（Hg）、砷（As）和硒（Se）浓度与骨密度之间的关联，骨密度评估既采用二分类结局（低骨密度）也采用连续T值结局，研究对象为年龄≥40岁且无已知职业性金属暴露的女性。由于骨质疏松症的病程跨越数十年，本研究采用尿液和毛发作为互补的生物监测基质，因为它们反映的是不同的暴露窗口和生物学过程（Waseem和Arshad，2016年）。

各章节摘要

研究设计与研究人群

本研究为一项基于医院的横断面研究，纳入2021年至2024年间在沙特阿拉伯利雅得法塞尔国王专科医院与研究中心（KFSHRC）因骨密度评估而接受双能X射线吸收法（DXA）检测的年龄≥40岁女性。参与者由家庭医学/多科门诊及其他门诊科室转诊，作为常规临床诊疗的一部分。由于招募在三级医疗中心进行，该队列代表的是临床

参与者特征

参与者的筛选及分析样本的选择过程如图1所示。本研究共纳入646名年龄≥40岁的女性。平均年龄为60.5±9.5岁，平均体重指数（BMI）为30.9±5.9 kg/m²（表1）。大多数参与者的学历为高中及以下（66.9%），且从未工作过（62.7%）。低骨密度（定义为骨量减少、骨质疏松症或按年龄判断骨密度偏低）在62.7%的参与者中存在。

该队列中合并症较为常见。总体而言，

讨论

在本项基于医院队列的研究中，纳入了在KFSHRC接受DXA检测的年龄≥40岁女性（2021–2024年），我们考察了尿液和毛发中镉（Cd）、铅（Pb）、汞（Hg）、砷（As）和硒（Se）浓度与特定部位骨密度T值之间的关联，其中二分类低骨密度结局作为次要分析指标。主要发现可总结如下。首先，在主要的连续结局分析中，尿液镉浓度与股骨颈T值呈一致的负相关（包括在多种金属联合模型中），而尿液硒浓度与

结论

在本项基于医院的研究中，针对接受DXA检测的女性，主要分析以连续、特定部位T值为结局指标，结果显示尿液镉浓度与股骨颈T值呈一致的负相关，尿液硒浓度与股骨颈T值呈正相关，硒与镉平衡比（lnSe ? lnCd）指标也得到了探索性分析的支持。直接镉×硒交互作用分析未提供一致的效应修饰证据。使用低骨密度作为二分类

CRediT作者贡献声明

Iman Al-Saleh：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，监督指导，项目管理，调查研究，形式化分析，概念构思。Reem Al-Rouqi：验证，方法学。Ruba Alsaeed：数据整理。Yara Aljerayed：数据整理。Hissah Alnuwaysir：验证，方法学。Ahmed Sherif Mahmoud：资源。Abdullah Alkhenizan：资源。Ghada Hussein：资源。Ahmad Almuhaideb：资源。

伦理批准与参与同意

所有参与者均已签署知情同意书，该研究经法塞尔国王专科医院与研究中心研究伦理委员会批准（RAC编号#2210007）。

关于在撰写过程中使用生成式AI及AI辅助技术的声明

在稿件准备过程中，使用了ChatGPT和Grammarly进行语言编辑和清晰度润色。所有科学内容、解读和结论均经过作者审阅和批准。

资金支持与赞助

法塞尔国王专科医院与研究中心作为环境健康项目研究活动的一部分资助了本研究。

致谢

本研究项目经法塞尔国王专科医院与研究中心研究咨询委员会批准（RAC编号2210007）。研究团队衷心感谢所有工作人员和合作伙伴在研究全程中提供的宝贵贡献和支持。我们同样感谢所有参与者愿意参加本研究并作出的宝贵贡献。

Iman Al-Saleh|Reem Al-Rouqi|Ruba Alsaeed|Yara Aljerayed|Hissah Alnuwaysir|Ahmed Sherif Mahmoud|Abdullah Alkhenizan|Ghada Hussein|Ahmad Almuhaideb