《Environmental Science & Technology》：Prenatal Exposure to Artificial Light at Night and the Offspring’s First 1000-Day Growth: A Prospective Metabolomic and Gene-Environment Interaction Study
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本文综述了孕期暴露于夜间人工光（ALAN）与子代生命最初1000天内体重及脂肪增长减缓的关联。研究者结合母体早期妊娠血清代谢组学和基因-环境交互作用分析，揭示了潜在的生物学机制：ALAN可能通过干扰母体昼夜节律及神经信号传导相关通路（如神经递质释放循环、SLC转运体障碍等）来影响子代生长，且这种关联在母体对空腹血糖（FG）、糖化血红蛋白（HbA1c）及甘油三酯（TG）具有高遗传易感性的群体中更为显著。本研究为理解城市化进程中普遍存在的夜间光污染对生命早期健康的影响提供了新颖且重要的科学证据。
背景与意义
生命最初的1000天（从受孕到2岁）是决定终身健康的关键窗口期，也是对环境暴露高度敏感的时期。随着全球城市化进程，夜间人工光（Artificial Light at Night, ALAN）暴露日益普遍，已覆盖全球近半陆地表面，且每年以2.2%的速度增长。鉴于自然光暗循环对人体行为和生理功能（尤其是昼夜节律）的关键调节作用，ALAN暴露被认为可能对健康产生危害。然而，关于孕期ALAN暴露对子代生命早期生长影响的研究尚不充分，其潜在的生物学机制以及母体遗传易感性的修饰作用也尚不清楚。
研究方法
本研究基于上海出生队列（Shanghai Birth Cohort, SBC），纳入了1944对母婴对进行分析。研究核心步骤如下：
- 1.
暴露评估：利用卫星遥感数据（VIIRS DNB），根据孕期住址地理编码，评估整个孕期及孕早期（0-12周）的平均ALAN暴露水平（单位：nW/cm2/sr）。
- 2.
生长结局评估：关注新生儿体重-年龄z评分（WAZ）、体重-身长z评分（WLZ），以及0-2岁期间WAZ缓慢增长轨迹和WLZ快速增长轨迹的风险。
- 3.
代谢组学分析：对1723名母亲的孕早期血清样本进行非靶向代谢组学（UPLC-MS）检测，结合“中间相遇”（Meet-in-the-Middle）、中介和通路富集分析，探索ALAN影响子代生长的潜在生物学机制。
- 4.
基因-环境交互作用分析：基于全基因组数据，构建了反映母体葡萄糖代谢（如空腹血糖FG、糖化血红蛋白HbA1c）和脂质代谢（如甘油三酯TG）遗传易感性的多基因风险评分（Polygenetic Risk Score, PRS）。通过将PRS二分（高/低）并与ALAN暴露的乘积项纳入模型，分析基因-环境交互作用。
主要研究结果
- 1.
ALAN与生长结局的关联：整个孕期ALAN暴露每增加一个标准差（SD），与新生儿WAZ降低0.06个单位、WLZ降低0.08个单位相关。同时，WAZ缓慢增长轨迹的风险增加14%，而WLZ快速增长轨迹的风险降低10%。孕早期ALAN暴露显示出相似的影响模式。暴露-反应关系曲线在较高暴露水平时趋于平缓。这些关联在按多种人口学特征分层后均未观察到显著差异。
- 2.
代谢组学揭示的机制：研究发现35种代谢物显著中介了ALAN暴露与新生儿WAZ/WLZ之间的关联，主要包括酰基肉碱（CARs）、氨基酸及其衍生物（AAs）、N-酰基乙醇胺（NEAs）等。这些中介代谢物主要富集于神经信号传导相关通路，例如神经递质释放循环、跨化学突触传递、神经信号系统、SLC转运体障碍、氨基酸转运缺陷等。特别值得注意的是，NEAs（如棕榈酰乙醇酰胺PEA）等代谢物能与核心生物钟基因（如BMAL1, REV-ERBα）及核受体PPARα相互作用，参与昼夜节律调节。此外，ALAN还与皮质醇、硫酸雌酮（雌激素储备形式）、孕烷二醇3-O-葡萄糖醛酸苷（孕酮代谢终产物）呈负相关，与硫酸雄酮（雄激素前体）呈正相关，其中硫酸雄酮对ALAN-WAZ关联具有正向中介作用，提示ALAN可能通过干扰类固醇激素代谢影响子代生长。
- 3.
基因-环境交互作用：ALAN暴露对子代生长的影响在母体具有高遗传易感性的特定群体中更为显著。
- •
在高空腹血糖（FG）PRS组中，ALAN对WAZ缓慢增长轨迹风险（RR=1.29）和WLZ快速增长轨迹风险（RR=0.83）的影响显著更强。
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在高糖化血红蛋白（HbA1c）PRS组中，ALAN对WLZ快速增长轨迹风险（RR=0.81）的影响显著更强。
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在高甘油三酯（TG）PRS组中，ALAN对新生儿WAZ（β=-0.10）和WLZ（β=-0.13）的负面影响也更为明显。
讨论与结论
本研究整合多组学数据，深化了我们对孕期ALAN暴露影响子代生命早期生长的理解。主要结论和推测机制如下：
- 1.
关联确认：证实了孕期ALAN暴露不仅与胎儿宫内生长受限相关，还可能持续影响出生后两年的体重和脂肪增长轨迹。
- 2.
核心机制推测：ALAN可能通过干扰母体昼夜节律，进而影响神经信号传导通路、类固醇激素（孕酮、雌激素）合成代谢以及葡萄糖和脂质代谢稳态，最终对子代生长产生不利影响。代谢组学发现的、富集于神经信号通路的中介代谢物，以及ALAN对NEAs等与生物钟密切相关的脂质分子的影响，为这一“ALAN-昼夜节律失调-子代生长异常”的链条提供了初步证据。
- 3.
遗传易感性的修饰作用：研究发现母体对血糖（FG, HbA1c）和甘油三酯（TG）的高遗传易感性会放大ALAN对子代生长的负面影响。这可能是由于ALAN导致的昼夜节律紊乱与遗传背景协同作用，加剧了妊娠期的糖脂代谢异常，从而更严重地损害胎盘功能和胎儿营养供应。
研究局限与展望
本研究存在一定局限性，如ALAN暴露基于遥感数据，未考虑个体行为差异（如窗帘使用、户外时间）；代谢组学仅基于孕早期单点样本；PRS源自普通人群而非孕妇专用数据等，这些可能导致暴露错分或遗漏重要信息。未来的研究需要更大规模、多中心的队列以及结合多时间点多组学（如蛋白质组学、表观基因组学）的实验设计来验证和深化这些发现。
总结与公共卫生意义
综上所述，本研究提示，孕期暴露于夜间人工光可能与子代生命最初1000天内体重和脂肪增长减缓有关，其潜在机制可能与干扰母体昼夜节律有关，并且在母体对空腹血糖、糖化血红蛋白及甘油三酯具有高遗传易感性的群体中影响更为显著。在全球快速城市化、夜间光污染日益严重的背景下，这些发现揭示了一个潜在的重大公共卫生问题。如果得到进一步证实，将为制定公共健康策略（如科学的城市灯光规划）以保障健康的胎儿和儿童生长（终身健康的基础）提供科学依据，同时也提示临床应特别关注具有高遗传风险的人群。
