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合作文章 | 脐带血离子组学研究:56种微量元素揭示胎儿早产的风险

分类:
阿趣动态
发布时间:
2022/04/01 17:19
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文章标题:Cord serum elementomics profiling of 56 elements depicts risk of preterm birth: Evidence from a prospective birth cohort in rural Bangladesh

发表期刊:Environment International
影响因子:9.621
合作客户:南京医科大学
百趣生物提供服务:离子组ICP-MS检测

 

研究背景

在怀孕满37周之前出生的婴儿属于早产,在新生儿和5岁以下儿童的死亡原因中,早产儿的死亡是主要原因之一。在孟加拉国,世界最高的早产率和居高不下的早产儿死亡率给国家带来巨大的经济和公共卫生影响。越来越多的证据表明,母亲怀孕期间接触有毒元素与早产风险密切相关,比如一些重金属可能会穿过胎盘,干扰胎盘运输系统。即使化学物质的暴露浓度非常低,也会对胎儿的易感性造成影响。目前很少有人关注脐带血中更广泛的微量元素暴露,因此本文通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术,研究了745名孟加拉国孕妇在分娩期间采集的脐带血中56种元素的暴露情况,并评估其与早产风险的相关性。

 

研究结果


01研究人群的特征

本研究招募纳入队列的女性标准包括:母亲当前妊娠年龄≥18岁,产前检查超声确诊的单胎妊娠≤16周。在745例单活胎中,有159例(21.34%)发生早产(PTB组)。母亲的平均结婚年龄为17.58±2.29岁,其中75.60%在18岁之前结婚(童婚定义为女孩在18岁之前结婚)。在37周前分娩的孕妇童婚的比例很高,体重较轻,父母的受教育水平较低,家庭收入水平较低。

02元素组学分析

图1

研究采用iCAP ICP-MS方法对56种元素进行了定量分析,其中包括5种碱金属、5种碱土金属、3种类金属、20种过渡金属、6种后过渡金属、14种镧系元素、2种锕系元素和1种非金属元素(图1A)。这些元素之间存在一定的相关性(图2B),而且成对相关系数呈右偏态,范围处在-0.48~0.99之间。

03影响早产风险的关键因素

图 2

共8种元素在早产病例脐带血中的浓度高于正常分娩包括Ti、Co、As、Y、Ba、Ce、Sm和Yb,而Li、Sr 和 Ag3种元素在早产病例中的浓度低于正常分娩(图 2C)。

考虑到元素之间的相关性,采用弹性网络模型(ENET)对所有元素进行筛选,其中7个非零系数的元素认为与胎龄和早产密切相关。对这7个元素进一步使用线性回归模型并调整常见协变量,采用FDR方法进行多重比较,结果发现有3个元素Ti 、As 和 Ba仍保持具有统计学意义。研究者还使用logistic回归量化了这些因素对早产风险的影响,这些元素浓度每增加一个单位,会分别增加152%(Ti),34%(As)和 18%(Ba)早产的风险,因此确定Ti 、As 和 Ba是缩短胎龄和早产的最重要的预测因子。

04元素混合物对早产风险的影响

图 3

Ti、As和Ba呈现出一定的相关性,尤其是As-Ba和As-Ti(图3A)。利用贝叶斯核函数回归(BKMR)探索 Ti、As 和 Ba 对早产风险的潜在非线性和交互混合联系。在早产的分层变量选择模型中,这三个元素的PIP都超过0.5(PIPTi=0.734,PIPAs=0.972,PIPBa=0.553)。另外,单个因素的响应曲线显示出与早产风险增加的近似一致的单调关系(图3B),随着Ti、As和Ba浓度从10%增加到90%,早产的风险也稳步增加。而且与元素浓度在50%的女性相比,元素浓度在90%以上的女性早产风险增加了1.54倍(图3C)。

图 4

此外,事后双变量交互作用分析表明,As和Ba对早产儿的出生风险具有协同毒性效应(图4D)。为了检验As-Ba的关联,构建了多元广义加性回归模型,为As-Ba的相互作用提供了潜在证据(图4E)。

图 5

此外,研究者还进一步估计了Ti、As、Ba的混合效应及其相互作用,并反映在元素风险评分(ERS)中。ERS值越高,早产的可能性就越高,ERS值90%以上的女性比ERS值25%以下的女性,早产风险增加了3.80倍(图5A)。社会人口因素分层分析表明,童婚对ERS值有显著的影响(Pinteraction = 0.0438),而其他因素没有观察到显著的影响。有童婚史的女性Ti、As、Ba浓度和ERS值显著高于18岁后结婚者,且前者与早产风险的相关性也更高(图5B),提示有童婚史的女性可能是混合元素暴露的高危人群,并且更有可能生有早产儿。

 

结论

本研究确定了脐带血中最全面的元素暴露概况,并构建了与早产风险共同相关的元素风险评分。分析的结果表明接触Ti、As、Ba及其混合物可能会对女性妊娠产生不利影响。地下水是孟加拉国饮用水和灌溉用水的主要来源,而饮用水是As暴露的主要途径。Ba作为饮用水的标准之一,其毒性也是得到公认。Ti暴露会引起炎症、氧化应激和细胞毒性,越来越多的流行病学研究表明,Ti暴露与胎儿窘迫、早产等存在相关性。而童婚可能是影响环境暴露和早产的可改变因素。本篇的研究结果为促进晚婚以保护母婴健康提供了进一步的支持。同时开发可持续的去除污染技术,将对孟加拉国的公共卫生产生重大影响。

文献下载链接:

https://pan.baidu.com/s/1NiawIpeM5MxnyS0dnMoDRg

提取码:2347

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