《GeoHealth》:Associations Between Polybrominated Diphenyl Ethers and Biological Aging in NHANES 2005–2010 and 2015–2016
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本文通过分析美国国家健康与营养调查(NHANES)中6,091名成年人的数据,首次系统揭示多溴联苯醚(PBDEs)单一及混合暴露与四种生物衰老指标(HD、KDM、PA、AL)的正向关联,指出PBDE99、PBDE47和PBDE85是加速衰老的关键贡献因子,为环境污染物驱动的衰老机制研究提供重要流行病学证据。
引言:环境污染物与衰老研究的新视角
衰老是机体功能随年龄增长逐步衰退的复杂过程,受遗传、环境及生活方式共同影响。随着全球老龄化进程加速,揭示环境污染物对生物衰老的驱动机制成为公共卫生研究重点。多溴联苯醚(PBDEs)作为典型溴代阻燃剂,虽已被列为持久性有机污染物,但其在人体血清中仍广泛检出,且与内分泌干扰、神经毒性等健康风险相关。然而,PBDEs对生物衰老的影响尚未在人群层面系统探讨。本研究基于美国国家健康与营养调查(NHANES)2005–2010和2015–2016两阶段数据,首次通过多维度衰老指标评估PBDEs暴露与衰老加速的关联。
研究方法:大样本数据与多维衰老指标
研究纳入6,091名20岁以上成年人,排除孕妇、未成年人及关键数据缺失者。通过自动化液液萃取与同位素稀释-超高效液相色谱-串联质谱技术定量血清中11种PBDEs浓度,选取检出率>75%的7种同系物(PBDE17、28、47、66、85、99、100、153、154、183、209)作为暴露变量。生物衰老评估采用四种临床综合指标:稳态失调(HD)通过马氏距离衡量个体生理指标与健康年轻人群基准的偏离程度;Klemera-Doubal法(KDM)基于多生物标志物回归模型估算生物学年龄;表型年龄(PA)通过弹性网络Gompertz回归预测死亡率风险;失稳态负荷(AL)则整合11项临床指标(如C反应蛋白、糖化血红蛋白等)评估慢性应激累积效应。为消除衰老指标与chronological age(CA)的共线性,进一步计算KDM残差和PA残差作为衰老加速(AA)的量化指标。
结果分析:单一与混合暴露均显著驱动衰老
- 1.
个体PBDEs与衰老指标的正向关联
加权多元线性回归显示,PBDE47、99、100、154、85的血清浓度每增加一个自然对数单位,HD显著升高0.09–0.10单位,KDM残差增加0.62–0.92年,PA残差增加0.45–0.68年。其中PBDE100还与AL呈微弱正相关。限制性立方样条分析证实PBDE47、99、100、154、85与HD、KDM残差、PA残差存在线性剂量反应关系。
- 2.
混合暴露的协同效应
加权分位数和回归(WQS)与分位数G计算(QGC)分析一致表明,PBDEs混合暴露显著推高HD、KDM残差、PA残差及AL水平。权重分析显示PBDE99对HD和KDM残差的贡献最大,PBDE47主导PA残差变化,PBDE85则是AL的主要驱动因子。
- 3.
人群异质性分析
亚组分析未发现年龄、性别、BMI、吸烟状态等变量对关联的显著修饰作用,提示PBDEs的促衰老效应具有普遍性。
机制探讨:从分子到病理生理的多通路假说
本研究虽未直接验证机制,但结合既往研究提出潜在路径:
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氧化应激与代谢紊乱:PBDEs可诱导活性氧(ROS)累积,破坏脂质稳态,促进代谢综合征和非酒精性脂肪肝等年龄相关疾病。
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炎症级联反应:PBDEs激活小胶质细胞释放促炎因子,加剧神经退行性变,与帕金森病等衰老相关疾病关联。
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线粒体功能障碍:PBDEs干扰线粒体能量代谢,触发细胞凋亡通路,直接加速细胞衰老。
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hormesis效应:低剂量PBDE153与衰老指标的非线性关联可能源于低毒兴奋效应,即低浓度激活代偿性保护机制,高浓度则显毒性。
研究优势与局限
本研究依托NHANES代表性样本,首次整合多维度衰老指标系统评估PBDEs的促衰老效应,且通过WQS、QGC等先进统计模型解析混合暴露效应。然而,横断面设计难以确立因果关系,血清PBDEs浓度可能无法完全反映长期暴露水平,且未纳入其他溴代阻燃剂如PBB153。未来需开展纵向研究结合分子实验验证机制。
结论与展望
PBDEs单一及混合暴露均与生物衰老加速显著相关,其中PBDE99、47、85为关键风险同系物。这一发现警示需加强环境污染物监管,并为探索衰老的可干预环境因素提供新方向。后续研究应聚焦PBDEs与细胞衰老标志物(如端粒缩短、表观遗传时钟)的关联,深入阐明其分子通路。