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中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境化學(xué)與生態(tài)毒理學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張慶華研究員課題組李英明研究員（通訊作者）等人，與島津中國創(chuàng)新中心基于氣相色譜三重四極桿質(zhì)譜法（GCMS-TQ8050 NX）合作，開發(fā)人體血清中痕量新型溴代阻燃劑（NBFRs）和有機(jī)磷阻燃劑（OPFRs）的定量分析方法。通過病例-對照的研究策略，分析人體血清中兩類阻燃劑的濃度含量，并結(jié)合Logistic回歸、多重線性回歸、混合暴露模型等多種統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，首次研究發(fā)現(xiàn)NBFRs和OPFRs暴露與2型糖尿病患病風(fēng)險(xiǎn)呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。研究結(jié)果顯示，目標(biāo)污染物可能通過干擾人體內(nèi)血脂代謝穩(wěn)態(tài)，從而誘導(dǎo)2型糖尿病的患病風(fēng)險(xiǎn)。相關(guān)研究成果以“Exposure to novel brominated and organophosphate flame retardants and associations with type 2 diabetes in East China: A case-control study”為題，發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域TOP期刊《Science of The Total Environment》(中科院JCR 1區(qū)，影響因子9.8）

（https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.162107）。

背景介紹

糖尿病（主要為 2 型糖尿?。┦侨蛩拇舐苑莻魅拘约膊≈?，全球范圍內(nèi)發(fā)病率呈上升趨勢。2型糖尿病是胰島素分泌功能障礙導(dǎo)致血糖升高的一種慢性代謝性疾病，其發(fā)病與遺傳、環(huán)境和生活方式等多種因素有關(guān)，主要包括遺傳易感性、肥胖、久坐不動、飲食，以及無處不在的環(huán)境污染物，如內(nèi)分泌干擾物。已有研究發(fā)現(xiàn)新型溴代阻燃劑（NBFRs）和有機(jī)磷阻燃劑（OPFRs）能夠破壞動物和人體的激素和內(nèi)分泌系統(tǒng)平衡，通過與類固醇激素受體相互作用來改變正常的激素轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，導(dǎo)致不良的健康影響。此外，體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)以及流行病學(xué)數(shù)據(jù)表明，內(nèi)分泌干擾物暴露不僅會增加肥胖和代謝綜合征的發(fā)病率，還會引發(fā)2型糖尿病的發(fā)病率。

新型溴代阻燃劑（NBFRs）和有機(jī)磷阻燃劑（OPFRs）

新型溴代阻燃劑（Novel brominated flame retardants，以下簡稱NBFRs）和有機(jī)磷阻燃劑（Organophosphate flame retardants，以下簡稱OPFRs）被廣泛應(yīng)用在家具，電子設(shè)備及建筑材料等領(lǐng)域中。研究表明，NBFRs和OPFRs在環(huán)境介質(zhì)和生物基質(zhì)中普遍存在，具有多種毒性效應(yīng)，并對人體健康產(chǎn)生不利影響。目前已報(bào)道的人群研究中，NBFRs和OPFRs暴露與人體生殖和發(fā)育障礙、神經(jīng)活動、代謝綜合征和肥胖存在關(guān)聯(lián)，由此影響類固醇合成、脂質(zhì)合成、葡萄糖穩(wěn)態(tài)代謝。然而，目前NBFRs和OPFRs暴露與2型糖尿病之間的流行病學(xué)聯(lián)系仍不清楚。

材料與方法

1樣品前處理

取人體血清樣品0.8mL，加入其凈化內(nèi)標(biāo)和3mL乙酸乙酯，通過液液萃取提取3次，合并三次提取液，濃縮置換溶劑為正己烷，置于-20℃冰箱下冷凍16h以上除脂，然后依次使用HLB固相萃取柱和硅膠弗羅里土柱進(jìn)行樣品凈化。其中NBFRs采用8mL的二氯甲烷：正己烷（1:5,v/v）的洗脫溶液，OPFRs采用8mL的二氯甲烷：丙酮（1:1,v/v）洗脫溶液，洗脫組分濃縮后加入進(jìn)樣內(nèi)標(biāo)，準(zhǔn)備上機(jī)分析。

2分析方法

采用島津氣相色譜三重四極桿質(zhì)譜儀（GCMS-TQ8050NX）分別測定9種NBFRs和9種OPFRs，混合標(biāo)準(zhǔn)品的7個(gè)濃度點(diǎn)范圍為0.2~100ng/mL（其中DBDPE為1~500ng/mL）。基質(zhì)加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)是將人體血清樣品混合作為基質(zhì)，并向基質(zhì)中分別添加絕對量為 0.05 ng、0.2 ng、1 ng 的NBFRs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（DBDPE的絕對量分別為0.25 ng、1 ng、5 ng）和0.2 ng、1 ng、2 ng的OPFRs混合標(biāo)液（n=3），實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明NBFRs和 OPFRs的平均加標(biāo)回收率分別為70%-117 %和91%-123 %，目標(biāo)物的峰型和數(shù)據(jù)結(jié)果良好，詳細(xì)方法學(xué)驗(yàn)證結(jié)果詳見下表1。

表1 目標(biāo)物的線性關(guān)系、檢出限、定量限、方法檢出限、加標(biāo)回收率和基質(zhì)效應(yīng)

9種NBFRs質(zhì)量色譜圖

9種OPFRs質(zhì)量色譜圖

研究結(jié)果與討論

采集了北方某地區(qū)172名2型糖尿病患者和172名對照健康人群（共344例，年齡為25歲-80歲）的血清樣品，研究9種NBFRs和9種OPFRs的血清濃度。發(fā)現(xiàn)3種NBFRs（五溴甲苯(PBT)、2,4,6-三溴丙醚(DPTE)和十溴二苯乙烷(DBDPE)）和4種OPFRs（磷酸三丙酯(TPrP)、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)、磷酸三苯酯(TPP)和磷酸三(2-乙基己基)酯(TEHP)）的檢出率在75%以上，且DPTE、TPrP、TPP、TEHP和Σ4OPFRs濃度在病例組中顯著高于對照組（表2）。

表2 人體血清中NBFRs和OPFRs的方法檢測限 (MDL)、檢測頻率 (DF%) 和脂質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)化濃度 (ng /g脂質(zhì)) （病例組=172例；對照組=172例）

a p-Values采用Mann-Whitney U 檢驗(yàn)

通過logistic回歸模型分析了人群血清中NBFRs和OPFRs濃度與2型糖尿病風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系。通過校正混雜因素（性別、年齡、BMI、吸煙飲酒情況、總膽固醇和甘油三酯），發(fā)現(xiàn)PBT、DPTE、TPrP、TPP、TEHP和Σ4OPFRs均與2型糖尿病患病風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)關(guān)系。采用多重線性回歸模型分析對照組NBFRs和OPFRs血清濃度對空腹血糖和脂質(zhì)組分的影響，結(jié)果顯示NBFRs和TPrP能夠擾亂人體內(nèi)葡萄糖穩(wěn)態(tài)，同時(shí)NBFRs也能夠影響人體甘油三酯（TG）和高密度脂蛋白（HDL-C）水平。通過校正混雜因素，揭示了ΣFRs、Σ3NBFRs和DBDPE與高密度脂蛋白水平（HDL-C）呈顯著正相關(guān)關(guān)系（圖1）。

圖1 多重線性回歸分析對照組人群血清中NBFRs和OPFRs濃度與脂質(zhì)組分的關(guān)系

(校正了模型中的年齡、性別、體重指數(shù)、飲酒吸煙等因素，* p < 0.05; ** p < 0.01）

Quantile g-computation混合暴露模型分析的結(jié)果與多重線性回歸的結(jié)果基本一致，NBFRs和OPFRs混合暴露與高密度脂蛋白（HDL-C）呈顯著正相關(guān)關(guān)系。混合效應(yīng)中DBDPE、Σ3NBFRs 和 ΣFRs與HDL-C呈顯著正相關(guān)，其中DBDPE正向權(quán)重最高，其次是TEHP、TPP、PBT和TCEP，而DPTE的負(fù)向權(quán)重最高（圖2）。

圖2  QGC模型中NBFRs和OPFRs化合物對應(yīng)正負(fù)相關(guān)性的權(quán)重

（模型校正了混雜因素，如性別、年齡、BMI、吸煙和飲酒因素等）

總結(jié)

本研究結(jié)合Logistic回歸、多重線性回歸和混合暴露分析等多種統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，通過病例-對照研究，首次揭示了人體血清中NBFRs和OPEs的內(nèi)暴露水平與2型糖尿病的關(guān)聯(lián)關(guān)系。其中DPTE、TPrP、TPP和TEHP與2型糖尿病患病風(fēng)險(xiǎn)呈顯著的正相關(guān)。而在對照組中，NBFRs和OPFRs血清濃度與葡萄糖穩(wěn)態(tài)和脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)分布呈現(xiàn)顯著的相關(guān)性關(guān)系，其中DBDPE和TPP與空腹血漿葡萄糖、甘油三酯和高密度脂蛋白膽固醇呈顯著正相關(guān)。本研究還發(fā)現(xiàn)NBFRs和OPFRs暴露以性別依賴的方式影響2型糖尿病的發(fā)生，可能通過干擾人體內(nèi)血糖和脂質(zhì)代謝穩(wěn)態(tài)，導(dǎo)致2型糖尿病的患病風(fēng)險(xiǎn)。

島津氣相色譜三重四極桿質(zhì)譜儀

GCMS-TQ8050 NX

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