英文标题:Metabolic perturbations underlying the associations of endocrine-disrupting chemical mixtures with muscle mass and strength in adults: A repeated-measures study

发表期刊：Environmental Chemistry and Ecotoxicology

影响因子：8.2

客户单位：华中科技大学

百趣提供服务：新一代代谢组学NGM 2 Pro、经典脂质组学

研究背景

肌肉减少症是老龄化相关的重要健康问题，以骨骼肌量和力量下降为核心，关联多种不良结局，其发生与饮食、运动及环境暴露等相关。

内分泌干扰物(EDCs)广泛存在于环境中，可干扰激素与代谢系统，但现有研究多聚焦单一EDC、采用单点采样，未充分评估EDCs混合物对肌肉健康的联合效应及潜在机制，且健康饮食和规律运动能否拮抗该毒性尚不明确。

因此，开展涵盖多类别EDCs、基于重复测量的研究，系统解析其混合物与肌肉量、力量的关联因素，揭示代谢机制，对肌肉减少症的防控具有重要意义。

长按二维

研究结果

01.研究设计和统计描述

本研究共纳入127名受试者(中位年龄54岁，女性占70.9%)，85.0% 为不吸烟人群、86.6%为不饮酒人群，77.2%有规律运动行为，71.7%饮食不健康；四肢骨骼肌质量(ASM)和握力(HGS)中位数分别为22.2kg和28.5kg，基本正常。血浆全氟和多氟烷基物质(PFAS)重现性良好(ICC 0.80–0.96)；15种尿EDC表现为中等重现性(0.40≤ICC<0.75)，其余53种尿EDC重现性较差(ICC<0.40)。

部分EDC类别如有机紫外线吸收剂(UVAs)、邻苯二甲酸酯类(PAEs)、合成酚类抗氧化剂(SPAs)及多数多环芳烃(PAHs)、新烟碱类杀虫剂(NNIs)浓度呈显著季节差异，且不同EDCs间呈广泛正相关。

图1. 队列研究设计概述

02.单一EDC类别混合组对ASM的整体影响

为明确单一EDC类别内多种化合物的混合暴露是否与骨骼肌质量(ASM)下降相关，并识别各组中的关键贡献化合物，采用BKMR、BWQS、QG-C三种统计模型分析。

BKMR模型显示，全氟和多氟烷基物质(PFAS)、苯并噻唑类(BTHs)、多环芳烃(PAHs)、有机磷农药(OPPs)、双酚类(BPs)、新烟碱类杀虫剂(NNIs)、莠去津类(ATZ)、合成酚类抗氧化剂(SPAs)、对羟基苯甲酸酯类(PBs)9类混合物每增加1个四分位距(IQR)，均与ASM显著下降相关(图2A)，并识别出15种高权重风险化合物(图2B)。

BWQS模型进一步确认，PAHs、BPs、ATZ、SPAs、PBs 5类混合物每增加1 个四分位，分别使ASM降低 0.75%～1.85%(图2C)，各组最大权重化合物分别为2-OHPHE(PAHs)、BPAP(BPs)、ATZ-OH(ATZ)、BHT-OH(SPAs)、EtP(PBs)(图2D)。

QG-C模型验证了PAHs、BPs、ATZ、PBs 4类与ASM的显著负相关(图2E)，其中PBs组最大权重化合物为2-PHHA(图2F)。

尽管QG-C模型中PFAS、BTHs、OPPs、NNIs与ASM的关联未达统计显著性，BWQS模型中PFAS、BTHs、OPPs未纳入分析、NNIs无显著关联，但所有未显著的类别效应方向均与BKMR模型一致。

三种模型共同证实PAHs、BPs、SPAs、PBs 4类混合物与ASM显著下降相关，并锁定了各组中的主要贡献化合物，为后续关键EDC混合物的构建提供了核心依据。

图2. 暴露混合组对四肢骨骼肌质量(ASM)的整体影响及相对贡献

03 单一EDC类别混合组对HGS的整体影响

为评估12类EDC混合物是否与握力(HGS)下降相关，并识别各组中的关键贡献化合物，图3呈现了三种多暴露模型的分析结果。

BKMR模型显示(图3A)，PFAS、金属、PAHs、OPPs、BPs、NNIs、ATZ、PBs 8类混合物每增加1个四分位距(IQR)，均与HGS显著下降相关，并锁定9种高权重风险化合物，包括PFHxS(PFAS)、Pb(金属)、9-OHPHE(PAHs)、PNP(OPPs)、BPE(BPs)、DIN(NNIs)、ATZM(ATZ)、p-HBA(PBs)等(图3B)。BWQS模型确认PFAS、金属、OPPs、BPs、ATZ与HGS显著负相关；QG-C模型验证了金属、OPPs、BPs、ATZ的显著负向影响(图3C, E)。

BWQS模型中权重最高的化合物为PFTrDA(PFAS)、Pb(金属)、IMPY(OPPs)、BPAF(BPs)、ATZM(ATZ)(图3D)；QG-C模型中权重最高的为Pb、Ba(金属)、PNP(OPPs)、BPAF(BPs)、ATZM(ATZ)(图3F)。PAHs、NNIs、PBs在BWQS和QG-C模型中效应方向与BKMR一致，但未达统计显著性。

三种模型一致认定金属、OPPs、BPs、ATZ混合物与HGS显著下降相关，PFAS的关联仅BWQS模型支持，同时明确了各组中的主要毒性化合物，为后续关键EDC混合物的构建提供了核心依据。

图3. 暴露混合组对握力(HGS)的整体影响及相对贡献

04 关键EDC混合物的鉴定和整体效果

为筛选驱动肌肉质量(ASM)与握力(HGS)下降的关键化合物，并比较该跨类别关键混合物的联合效应与任意单一 EDC类别内混合物效应的大小，利用BKMR、BWQS、QG-C三种模型分别识别与ASM、HGS相关的风险化学品(图4A)，交叉定义 “关键EDC” 为至少在两种模型中权重高于平均值的化合物。

ASM相关关键EDC共22种，涵盖3种PFAS、3种PAHs、1种OPPs(IMPY)、2种ATZ、4种NNIs、4种SPAs、3种PBs及2-NH₂-BTH(BTHs)、BPAP(BPs)；HGS相关关键EDC共17种，相比ASM组新增4种金属(Ba、Pb、Sb、U)及PNP(OPPs)、BPAF(BPs)等。两组关键EDC共享7种，包括PFTrDA(PFAS)、2-OHPHE、3-OHPHE、9-OHPHE(均为PAHs)、ATZM(ATZ)、∑THD(NNIs)、MeP(PBs)。

将上述关键EDC重新组成混合物后，三模型一致显示其对ASM和HGS的显著负向效应(图4B, D)，且该整体效应大于任意单一EDC类别内混合物的效应，为后续机制研究提供了核心暴露组合依据。

图4. 三种多暴露模型筛选出的关键EDCs及其混合物对肌肉量和肌肉力量的整体效应

05.运动和饮食对关键EDC混合物与肌肉健康关联的调节作用

为检验规律运动与健康饮食是否削弱关键EDC混合物对ASM的负面效应，图5呈现了BKMR、BWQS、QG-C三种模型的分层分析结果，即分别按 “是否规律运动”、“是否健康饮食” 分为两组，分析关键EDC混合物对ASM的总体影响。

BKMR模型显示：不规律运动者中，关键EDC混合物每增加1个四分位，ASM下降4.17%；规律运动者ASM仅下降3.09%，负向关联显著减弱。不健康饮食者中，关键EDC混合物每增加1个四分位，ASM下降1.05%；健康饮食者仅下降 0.88%(图5A)。BWQS与QG-C模型结果与BKMR一致(图5B-C)。

图5. 按规律运动和健康饮食分层的关键EDCs混合物对ASM的整体效应

06.中间相遇(MITM)分析

为寻找连接EDC混合物与肌肉结局(ASM/HGS)的血液代谢标志物，对319份血浆样本进行非靶标代谢组学分析。

通过代谢组全关联分析(MWAS)，分别筛选出与ASM相关EDC混合物、HGS 相关EDC混合物、ASM、HGS显著关联的代谢物48种、7种、89种、372种(图6A)；经MITM交叉分析后锁定3种 “重叠代谢物”：胍基乙酸、甲硫氨酰 - 异亮氨酸、2-羟基-2-甲基丁酸(图6B-C)。

这3种代谢物均与EDC混合物呈负相关，与ASM/HGS呈正相关。以胍基乙酸为例，ASM相关EDC混合物每增加1个四分位，其水平显著下降29.03%；而甘氨酸脒基甜菜碱每升高1个标准化单位，ASM显著增加0.79%。

图6. 关键EDC混合物与ASM/HGS水平的代谢组全关联分析

07.关键EDC混合物相关的重叠代谢通路

为明确关键EDC混合物损害ASM的潜在代谢通路，对ASM相关EDC混合物、ASM、HGS三组MWAS显著差异代谢物分别进行KEGG通路富集分析，共得到29条通路(图7A)；

经MITM分析筛选，截取与EDC混合物及ASM均显著相关的3条重叠通路：亚油酸代谢通路、α- 亚麻酸代谢通路和花生四烯酸代谢通路(图7B)。

进一步锁定上述3条重叠通路中的核心代谢：3种磷脂酰胆碱(PC 18:2/20:0、PC 14:0/P-18:1、PC 18:0/24:1)和2种前列腺素代谢产物(13,14-二氢-15-酮-PGE2、15-酮-PGF2α)(图7C)。

图7. 与关键EDC混合物、ASM及HGS相关的代谢通路

08.敏感性分析

为验证关键EDC混合物与肌肉指标(ASM/HGS)负向关联的稳健性，并探索运动、季节等因素的效应修饰作用，开展9项敏感性分析及分层分析。

敏感性分析显示：单污染物模型仅Pb等少数EDC显著；23种金属混合物与 HGS负关联仍显著(Pb为主要贡献者)；校正身高/体重后，关键EDC混合物与ASMI、HGI负相关成立；不同数据处理方式下主结论不变；多模型复现EDC混合物与重叠代谢物的显著关联。

效应修饰分析表明：规律运动显著削弱EDC对ASM的不良影响；季节分层中，EDC与ASM负相关仅秋季显著，与HGS三季均显著(夏季最强)；≥60岁人群 EDC-ASM关联更强，女性EDC-HGS关联更强。

综上，关键EDC混合物对肌肉健康的负面影响稳健存在，规律运动可缓解毒性，高龄及女性为高风险群体，为精准干预提供依据。

总结讨论

本研究通过三个季节重复测量设计，系统评估了78种EDC混合物对成人肌肉质量和力量的影响，发现关键EDC混合物可通过扰乱脂肪酸代谢和胍基乙酸-肌酸轴降低ASM与HGS，而规律运动与健康饮食可显著缓解其毒性。

研究首次锁定7种跨ASM/HGS模型一致的共享关键EDC(如 PFTrDA、2-0HPHE、3-OHPHE、9-OHPHE、ATZM、∑THDMeP)及3条核心代谢通路(亚油酸、α- 亚麻酸、花生四烯酸代谢)，为化学性肌肉减少症的环境诱因与发病机制提供新证据。

局限性包括：样本量中等、因果时序难定、未纳入部分与肌肉健康相关的新兴EDC，且缺乏吸烟饮酒修饰效应分析；未来需扩大人群样本量、开展前瞻性队列明确因果时序，并针对核心代谢物与通路开展靶标代谢组学验证。

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