《Environment International》:Sex-specific associations between early-life microplastic exposure and children’s physical development: Evidence from a study in China
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本研究针对微塑料(MPs)暴露与儿童肥胖关联不明的公共卫生问题,通过马鞍山出生队列对1080名10岁儿童开展横断面研究,采用激光直接红外光谱(LDIR)检测尿液中19种MPs,发现PE、PAM及小尺寸MPs(SSM)暴露可升高男孩超重/肥胖风险(OR=1.156-1.278),PA与PE暴露增加女孩风险(OR=1.150-1.226),首次揭示MPs暴露与儿童BMI z-score存在性别特异性关联,为环境污染物驱动儿童肥胖提供了新证据。
当我们谈论环境污染时,微塑料(Microplastics, MPs)已成为继雾霾之后的新焦点。这些直径从0.1微米到5毫米不等的塑料碎片,通过空气、水源和食物链悄无声息地进入人体。更令人担忧的是,全球28%的儿童正面临超重或肥胖的威胁,而传统认知中不良饮食习惯和运动不足已无法完全解释这一现象的蔓延。是否存在一种可能,这些看不见的塑料颗粒正在改写儿童的生长轨迹?
为解答这一科学谜题,安徽医科大学公共卫生学院的研究团队在《Environment International》发表了突破性研究。他们利用马鞍山出生队列(Ma’anshan Birth Cohort)的1080名10岁儿童数据,首次系统分析了尿液中最常见的19种MPs与儿童体格发育的关联。这项研究不仅揭示了MPs在儿童体内的广泛存在(检出率高达91.1%),更发现了MPs对体重影响的性别特异性规律——男孩和女孩会对不同类型的MPs产生截然不同的反应。
研究团队采用了几项关键技术:首先通过激光直接红外光谱(Laser Direct Infrared, LDIR)对尿液样本进行高精度MPs检测,该方法能识别小至20微米的颗粒;其次利用年龄标准化BMI z-score(BMI z-score = (个体BMI - 群体BMI中位数)/群体BMI标准差)评估发育状况;最后通过分位数g计算回归(Quantile g-computation)分析多种MPs的混合效应,并采用限制性立方样条(Restricted Cubic Spline)探索剂量反应关系。
3.1 基本人口学特征
队列中男孩(51.2%)与女孩(48.8%)比例均衡,母亲孕前BMI以正常范围(18.5-23.9 kg/m2)为主(67.3%),儿童平均BMI为18.3±3.4 kg/m2,男孩BMI z-score(1.0±1.4)显著高于女孩(0.1±1.2),提示性别间体质差异的存在基础。
3.2 MPs检测结果
聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene, PTFE)成为检出率最高的MPs(49.9%),其次为聚丙烯酰胺(Polyacrylamide, PAM)(35.4%)。男孩的PTFE、聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)和PAM浓度显著高于女孩,暗示暴露途径或代谢清除可能存在性别差异。
3.3 MPs与儿童BMI的关联
在调整孕母年龄、孕前BMI等混杂因素后,发现聚乙烯(Polyethylene, PE)每四分位距(Interquartile Range, IQR)升高可使男孩超重/肥胖风险增加15.6%(OR=1.156),PAM的作用更显著(OR=1.278)。而对女孩而言,聚酰胺(Polyamide, PA)和PE分别使风险升高15.0%和22.6%。尤为值得注意的是,PE暴露同时与女孩消瘦风险相关(OR=1.405),提示MPs可能双向干扰能量代谢平衡。
3.4 MPs与儿童BMI z-score的关联
PTFE水平与男孩BMI z-score呈正相关(β=0.052),这意味着PTFE暴露越多的男孩,其体重偏离同龄人平均水平的程度越大。这种关联在女孩中未观察到,凸显性别特异性评估的必要性。
3.5 非线性关联分析
通过限制性立方样条模型发现,聚氨酯(Polyurethane, PU)与儿童BMI呈“J”型曲线关系——低浓度时影响微弱,但超过阈值后风险急剧上升。这种非线性模式提示MPs可能存在安全暴露窗口。
3.6 混合暴露分析
尽管单一MPs显示显著效应,但19种MPs的混合暴露未呈现整体统计学意义,反映不同MPs可能通过拮抗或协同作用产生复杂交互效应。
3.7 敏感性分析
在排除未检出样本或增加喂养方式、父亲特征等协变量后,主要结论保持稳定,证实结果的可靠性。
讨论部分深入剖析了潜在机制:MPs可能通过双重途径干扰代谢——其物理颗粒直接引发肠道菌群紊乱(如Muribaculum菌属增殖),化学添加剂(如双酚A)则模拟激素信号破坏脂质稳态。而性别差异可能源于雄激素对基础代谢率的调控优势,以及肠道微生物组成的性别二态性。
该研究的创新性在于首次建立儿童内暴露MPs谱与体格发育的定量关联,为MPs健康风险评估提供里程碑式证据。局限性包括横断面设计难以确立因果关系,以及地域性样本可能影响外推性。然而,这些发现已足够敲响警钟:在制定儿童肥胖防控策略时,除了关注饮食运动,更需将环境污染物纳入风险评估体系,特别是针对不同性别采取差异化防护措施。正如研究者所强调,当塑料微粒成为人体“新常态”,理解其生物学效应便是守护下一代健康的必修课。