《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Association between relatively low fluoride exposure and bone mineral density in children and adolescents: Insights from NHANES and a wistar rat model of fluorosis
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本研究针对低剂量氟暴露对儿童青少年骨密度(BMD)的影响，通过整合NHANES人群数据与Wistar大鼠氟中毒模型，发现饮用水氟浓度与左臂、左腿BMD呈负相关，尿氟浓度与左腿、右臂、右腿BMD负相关，且存在非线性关联。动物实验进一步验证尿氟与左臂、右腿、骨盆BMD的负相关性，揭示氟暴露可能通过干扰骨代谢对儿童青少年骨骼健康产生区域性影响，为低剂量氟暴露的骨骼毒性评估提供新证据。
氟是自然界中广泛存在的元素，长期过量摄入可导致氟斑牙、氟骨症等疾病。尽管美国环境保护署(EPA)规定饮用水中氟的最大污染水平(MCL)为4.0 mg/L以预防骨骼氟中毒，但低于此阈值的氟暴露对正处于骨骼发育关键期的儿童和青少年的骨密度(BMD)影响尚不明确。既往研究多聚焦于成年女性，缺乏针对儿童青少年的系统评估。为此，张睿等人发表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》的研究，通过结合美国国家健康与营养调查(NHANES)数据与Wistar大鼠氟中毒模型，深入探讨了低剂量氟暴露与儿童青少年骨密度的关联。
为回答上述问题，研究团队采用人群研究与动物实验相结合的整合策略。人群数据来源于NHANES 2015–2016周期，覆盖1576名具有完整饮用水氟和BMD数据的儿童青少年，以及1556名具有尿氟和BMD数据的参与者。氟浓度采用离子选择电极(ISE)法测定，BMD通过双能X线吸收测定法(DXA)测量。动物实验使用150只SPF级Wistar大鼠，随机分为不同氟暴露剂量(0、10、25、50、100 mg/L)和时间(1、3、6个月)组，采用数字X线成像及ImageJ软件灰度值分析BMD。统计分析应用加权多元线性回归、限制性立方样条(RCS)模型等。
3.1. 人群研究结果
3.1.2. 氟暴露与不同骨骼区域BMD的多重线性回归分析
结果显示，饮用水氟浓度每增加1 mg/L，左臂BMD降低0.03 g/cm2，左腿BMD降低0.07 g/cm2；尿氟浓度每增加1 mg/L，左腿BMD降低0.014 g/cm2，右臂和右腿BMD分别降低0.011 g/cm2和0.014 g/cm2。血浆氟浓度与BMD无显著关联。
3.1.3. 趋势检验与亚组分析
趋势检验表明，随着水氟和尿氟浓度四分位数升高，左臂、左腿BMD下降趋势显著。亚组分析显示，男性、12–19岁青少年、非西班牙裔白人的水氟与BMD负关联尤为突出。
3.1.4. 氟暴露与BMD的非线性关联
RCS模型揭示水氟浓度与左臂BMD存在非线性关系，转折点为0.68 mg/L：低于此值时BMD随氟浓度增加而下降，高于此值后下降趋缓。
3.2. 动物实验结果
3.2.3. 氟暴露与大鼠BMD的关联分析
尿氟浓度每增加1 mg/L，左臂BMD下降0.139 GV，右腿BMD下降0.092 GV，骨盆BMD下降0.102 GV。血清氟浓度与BMD无显著关联。
3.2.4. 趋势检验与亚组分析
尿氟浓度第二至第四四分位组与左臂、右腿、骨盆BMD均呈负相关，趋势检验显著。雄性大鼠及1月龄、6月龄大鼠的尿氟与BMD负关联更明显。
3.2.5. 非线性关联
尿氟浓度与左臂、右腿、骨盆BMD存在非线性关系，转折点为38 mg/L：低于此值时BMD下降，高于此值后BMD回升。
4. 讨论与结论
本研究首次系统揭示低剂量氟暴露对儿童青少年BMD的区域特异性影响，突出四肢骨骼（富含皮质骨）的敏感性。非线性关联提示氟对骨代谢可能存在双向调节：低剂量时以骨吸收为主，高剂量时骨形成占主导。性别、年龄和种族差异（如男性、非西班牙裔白人更敏感）可能与激素水平、遗传多态性（如COL1A2、VDR基因）有关。局限性包括NHANES的横断面设计无法推断因果、动物剂量高于人群、手动BMD测量主观误差等。未来需前瞻性队列验证。该研究为制定儿童青少年氟暴露安全阈值提供了重要科学依据。
