惊！多种金属混合暴露竟与骨质问题紧密相关 —— 来自中国多民族队列的关键发现

为探究金属暴露与骨健康关系，贵州医科大学研究人员开展多金属暴露与骨质减少或骨质疏松共病的研究。结果发现多金属混合暴露影响骨健康。此研究为深入了解其机制提供依据，值得科研读者一读。

　　

在当今社会，骨质疏松（一种以骨量减少、骨组织微结构破坏为特征，导致骨脆性增加、易发生骨折的全身性骨病）和金属暴露问题日益受到人们的关注，尤其是在老龄化加剧的背景下。全球人口老龄化进程不断加快，使得骨质疏松和骨量流失的发生率持续上升，不同国家的患病率差异较大。在一些工业化国家，50 岁及以上人群中骨质疏松的患病率各有不同，日本为 26.3%，美国为 21.0% 。而在中国，≥40 岁成年人中，男性骨质疏松患病率为 5.0%，女性为 20.6% 。预计到 2050 年，中国≥50 岁男性和女性的骨质疏松标准化患病率还会大幅上升，这无疑会给社会带来沉重的经济负担。

一直以来，人们都知道性别、年龄、吸烟、饮酒和饮食等因素会影响骨量，但金属暴露与骨健康之间的关系却一直迷雾重重。此前有研究发现，金属暴露似乎和骨量异常存在联系。比如韩国一项 10 年的队列研究表明，即使是低剂量的镉（Cd）暴露，也会增加患骨质疏松的风险，尤其对女性的骨密度影响较大；还有研究指出，美国 20 - 35 岁人群中，血液中铅（Pb）和镉的水平与年轻女性腰椎骨密度呈负相关，但在年轻男性中却没有这种现象 。不过，这些研究大多只关注单一金属暴露对骨密度的影响，而在现实生活中，人们往往会同时接触多种金属，同时接触多种金属对骨密度的影响却鲜有人研究。而且，以往的研究大多集中在中国汉族人群，对于少数民族，像贵州的侗族和苗族等人群，相关信息少之又少。这些少数民族有着相对封闭的群体结构、较强的遗传同质性和稳定的饮食习惯，研究他们对于深入了解金属暴露与骨健康的关系至关重要。

为了揭开这些谜团，贵州医科大学公共卫生学院环境污染监测与疾病控制教育部重点实验室的研究人员 Yuxin Zhang 等人在《BMC Public Health》期刊上发表了一篇名为 “Analysis of the association between mixed exposure to multiple metals and comorbidity of osteopenia or osteoporosis: baseline data from the Chinese Multi-Ethnic Cohort study (CMEC)” 的论文。研究发现，同时暴露于多种金属会影响骨健康，这为进一步研究其潜在的复杂机制提供了理论依据，对预防和控制骨质疏松及骨质减少（骨质疏松的前期阶段，骨矿物质密度低于正常水平，但尚未达到骨质疏松的诊断标准 ）有着重要意义。

在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们从中国多民族队列（CMEC）研究的基线数据中，挑选出符合条件的研究对象。利用定量超声（QUS，一种可用于测量骨密度的技术，具有便携、经济、高效且无辐射的优点 ）来测量足跟骨密度，通过电感耦合等离子体质谱法（ICP - MS）测定尿液中 11 种金属的浓度。同时，研究人员还通过问卷调查收集了参与者的人口统计学信息、生活方式和病史等数据，并运用 log - binomial 回归模型和分位数 g 计算（Qgcomp，一种能分析多种相关暴露因素整体效应的统计方法 ）来分析数据。

研究人员首先对 9206 名 30 - 79 岁的侗族和苗族居民展开调查。在基本特征方面，研究发现骨质疏松和骨质减少在年龄较大的人群中更为常见，而且男性的检测率明显高于女性。在这 9206 名参与者中，有 347 人（3.79%）被诊断为骨质疏松，3472 人（37.71%）存在骨质减少的情况。

接着，研究人员检测了参与者尿液中 11 种金属的浓度。结果显示，这 11 种金属的检测率均超过 80%，并且在不同骨量状态组中，有 7 种金属（砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、汞（Hg）、锰（Mn）、铅（Pb）和锌（Zn））存在显著差异。大多数金属之间呈正相关，而锰和铜之间呈负相关。

在探究尿金属浓度与骨质减少的关系时，研究人员构建了两种模型。在未调整的模型 I 中，尿中镉、铬、铁和汞的浓度与骨质减少呈正相关，而钴和钒的浓度与骨质减少呈负相关；在调整了多种因素后的模型 II 中，尿中镉、铬、铁和汞仍然与骨质减少正相关，此外，钒、钴和锌则与骨质减少呈负相关。进一步分析发现，铬和铁的尿浓度与骨质减少患病率之间存在非线性关系，而镉与骨质减少患病率呈线性关系，钴与骨质减少患病率则没有明显的剂量 - 反应关系。

研究人员又对尿金属浓度与骨质疏松风险的关系进行了研究。在模型 I 中，尿中砷、镉、铬和锰的浓度与骨质疏松风险正相关，钒的浓度与骨质疏松风险呈负相关；在模型 II 中，结果基本一致。同时，铬和锰的尿浓度与骨质疏松患病率呈现非线性关系，砷和镉的尿浓度与骨质疏松患病率呈线性关系。

随后，研究人员利用 Qgcomp 来研究金属混合物暴露与骨质减少和骨质疏松风险的关系。结果令人惊讶，11 种金属混合物每增加一个四分位数，骨质减少的风险就会增加 1.59 倍，骨质疏松的风险增加 1.98 倍。其中，钴和锌在与骨质减少的负相关关系中权重最大，铬和镉与骨质减少的正相关关系最为显著；在与骨质疏松的关系中，钒在负相关关系中权重最大，锰、砷和镉则与骨质疏松呈正相关。

研究人员还进行了亚组分析。在男性中，金属混合物暴露与骨量减少和骨质疏松风险增加都有关；在女性中，金属混合物暴露仅与骨质减少风险增加有关，与骨质疏松无明显关联。而且，在所有金属中，钴、铜和锌与骨异常的负相关关系最为显著，镉、铬、锰和汞则与骨异常呈明显正相关。

最后，研究人员进行了敏感性分析。结果表明，排除当前和既往吸烟者后，尿金属浓度对骨质减少和骨质疏松的影响估计与之前的趋势一致。

综合研究结果和讨论部分，此次研究意义重大。它首次揭示了多种金属同时暴露与侗族和苗族人群中骨质减少和骨质疏松患病率之间的关系。研究发现，单一金属暴露时，尿中砷、镉、铬、铁、汞和锰浓度增加与骨质减少正相关，钴和锌浓度增加则与骨质减少负相关；尿中砷、镉、铬和锰浓度较高与骨质疏松正相关，钒浓度与骨质疏松呈负相关。同时，多种金属的共同暴露会增加骨质减少和骨质疏松的风险。

性别是影响骨量异常的重要因素，以往大多研究表明女性骨质疏松患病率更高，但在本次研究的少数民族人群中，男性骨量异常的检测率却更高，这可能和少数民族地区的饮食偏好、生活习惯等因素有关，不过具体原因还需要进一步深入研究。

此外，研究还发现，像镉、锰等重金属暴露与骨质疏松风险增加有关，这与之前的一些研究结果相符。镉会在人体中蓄积，影响钙磷代谢，阻碍骨髓间充质干细胞分化成成骨细胞，还会激活破骨细胞，最终导致骨量异常；锰虽然是人体必需的营养素，但过高的锰暴露也会增加骨质疏松和骨质减少的风险。而钒、锌和钴则对骨密度有积极作用，它们在骨形成过程中发挥着重要作用。

不过，这项研究也存在一定的局限性。比如研究采用的是横断面设计，无法确定尿金属浓度与骨密度之间的因果关系；而且研究只检测了尿液中的金属浓度，忽略了环境和其他生物样本中的金属暴露情况。但这并不影响本次研究的价值，它为后续研究指明了方向，未来的研究可以进一步探讨金属浓度与骨密度之间的因果关系，以及多种来源金属暴露对骨健康的综合影响。

总的来说，这次研究为我们理解金属暴露与骨健康的关系提供了重要线索，有助于我们制定更有效的预防和干预措施，来应对骨质疏松和骨质减少这两个日益严重的公共卫生问题，保护人们的骨骼健康。