PM2.5关键组分黑碳通过妊娠期糖尿病介导早产的因果路径：多组学与大队列联合研究

《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》：Association of PM 2.5 and black carbon with preterm birth, mediated by gestational diabetes mellitus: Genetic- and cohort-based approaches

本研究聚焦PM2.5污染对早产（PTB）的影响机制，通过孟德尔随机化（MR）与大规模出生队列分析，首次揭示黑碳（BC）作为PM2.5关键毒性组分，通过诱发妊娠期糖尿病（GDM）介导早产风险的因果路径。结果提示现行空气质量标准对母婴健康保护不足，为制定组分导向的精准防控策略提供证据。

　　

当雾霾笼罩城市上空，人们常关注呼吸道健康，却鲜少意识到空气中漂浮的PM_2.5（细颗粒物）可能悄然影响新生命的起点。全球每年约有1340万早产（PTB）婴儿，其中超过三分之一病例与PM_2.5暴露相关。更令人担忧的是，妊娠期糖尿病（GDM）患者中14%的孕妇面临早产风险，而PM_2.5暴露正是GDM的重要诱因。然而，PM_2.5是成分复杂的混合物，究竟哪种组分危害最大？GDM是否在PM_2.5与早产之间扮演"桥梁"角色？这些问题成为公共卫生领域亟待破解的谜题。

为解开这一谜团，西安交通大学公共卫生学院朱嘉祺等研究人员在《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》发表最新研究，创新性地结合遗传学方法与真实世界证据，首次揭示黑碳（BC）作为PM_2.5的关键毒性组分，通过GDM介导早产的因果路径。这项跨越欧洲与东亚的多中心研究，为制定组分导向的空气污染防控策略提供了科学依据。

研究团队采用多学科交叉方法：通过孟德尔随机化（MR）分析欧洲和东亚人群的基因组关联研究（GWAS）数据，构建PM_2.5、PM_2.5吸光度（BC代理指标）、GDM和PTB的遗传因果推断；同时依托中国出生队列-环境遗传因素（CBC-EG）研究，纳入2013-2022年间14个城市的78，557对母婴数据，评估妊娠0-23周PM_2.5污染事件（日均浓度>35 μg/m³）及其主要组分（BC、有机质、硫酸盐等）与GDM、PTB的关联，并采用中介模型解析GDM的介导作用。

3.1. PM_2.5、GDM与PTB的潜在因果关联

MR分析显示，在欧洲人群中，PM_2.5每增加一个标准差，GDM风险显著升高61%，而GDM与PTB存在明确的因果关联（OR=1.14）。多变量MR进一步揭示，PM_2.5吸光度（BC代理）与PTB风险呈正相关（OR=2.45），而非PM_2.5总质量浓度。在东亚人群中，PM_2.5吸光度与GDM的关联更强（OR=1.69），凸显BC的关键作用。

3.2. 研究区域PM_2.5及其主要组分的分布特征

队列研究显示，孕妇妊娠期平均PM_2.5暴露浓度为52.0 μg/m³，远超欧洲国家水平（芬兰5.5 μg/m³）。期间平均经历88天PM_2.5污染事件，其中52天为高BC事件（BC>2.5 μg/m³），提示中国孕妇暴露于更高毒性风险的污染环境。

3.3. PM_2.5污染事件与GDM、PTB风险的关联

每增加10天PM_2.5污染事件，GDM和PTB风险分别升高17%和5%。分层分析发现，仅高BC污染事件与PTB风险显著相关（RR=1.06），低BC事件则无显著影响。暴露-反应曲线显示，高BC事件天数与GDM、PTB风险呈明显剂量效应关系。

3.4. PM_2.5主要组分与GDM、PTB风险的独立关联

在五种主要组分中，BC表现出最强毒性效应：其浓度每增加一个四分位距，GDM和PTB风险分别激增3.50倍和1.72倍，显著高于有机质、硫酸盐等组分。多模型调整后BC关联依然稳健，证实其作为关键毒性组分的地位。

3.5. GDM在PM_2.5影响PTB过程中的中介作用

中介分析表明，PM_2.5污染事件对PTB的总效应中，38%由GDM介导。值得注意的是，低BC事件仅通过GDM间接影响PTB，而高BC事件同时存在直接和间接效应，揭示BC可通过多重途径危害妊娠结局。

3.6. 探索性分析验证结果稳健性

亚组分析显示，仅在BC浓度>2.5 μg/m³的地区，PM_2.5污染事件才显著增加GDM和PTB风险。敏感性分析排除GDM患者或出生缺陷婴儿后，高BC事件与PTB的关联依然存在，证实结果的可靠性。

研究结论强调，PM_2.5对早产的影响存在组分特异性，黑碳是驱动GDM和PT风险的关键毒性组分。GDM作为重要中介变量，承担了约38%的PM_2.5致早产效应。这一发现具有重要公共卫生意义：现行基于PM_2.5总质量浓度的空气质量标准（如中国国家标准35 μg/m³）可能不足以为母婴健康提供充分保护，尤其在黑碳污染突出区域。研究呼吁建立组分导向的精准防控策略，对孕妇实施GDM筛查与PM_2.5组分联合监测，为阻断空气污染代际健康危害提供新思路。