新污染物前沿合作系列（三）| 新型阻燃剂人体内暴露与2型糖尿病的关联研究取得新进展

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中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室张庆华研究员课题组李英明研究员（通讯作者）等人，与岛津中国创新中心基于气相色谱三重四极杆质谱法（GCMS-TQ8050 NX）合作，开发人体血清中痕量新型溴代阻燃剂（NBFRs）和有机磷阻燃剂（OPFRs）的定量分析方法。通过病例-对照的研究策略，分析人体血清中两类阻燃剂的浓度含量，并结合Logistic回归、多重线性回归、混合暴露模型等多种统计学方法，首次研究发现NBFRs和OPFRs暴露与2型糖尿病患病风险呈显著的正相关关系。研究结果显示，目标污染物可能通过干扰人体内血脂代谢稳态，从而诱导2型糖尿病的患病风险。相关研究成果以“Exposure to novel brominated and organophosphate flame retardants and associations with type 2 diabetes in East China: A case-control study”为题，发表在环境领域TOP期刊《Science of The Total Environment》(中科院JCR 1区，影响因子9.8）

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

背景介绍

糖尿病（主要为 2 型糖尿病）是全球四大慢性非传染性疾病之一，全球范围内发病率呈上升趋势。2型糖尿病是胰岛素分泌功能障碍导致血糖升高的一种慢性代谢性疾病，其发病与遗传、环境和生活方式等多种因素有关，主要包括遗传易感性、肥胖、久坐不动、饮食，以及无处不在的环境污染物，如内分泌干扰物。已有研究发现新型溴代阻燃剂（NBFRs）和有机磷阻燃剂（OPFRs）能够破坏动物和人体的激素和内分泌系统平衡，通过与类固醇激素受体相互作用来改变正常的激素转运机制，导致不良的健康影响。此外，体外和体内实验以及流行病学数据表明，内分泌干扰物暴露不仅会增加肥胖和代谢综合征的发病率，还会引发2型糖尿病的发病率。

新型溴代阻燃剂（NBFRs）和有机磷阻燃剂（OPFRs）

新型溴代阻燃剂（Novel brominated flame retardants，以下简称NBFRs）和有机磷阻燃剂（Organophosphate flame retardants，以下简称OPFRs）被广泛应用在家具，电子设备及建筑材料等领域中。研究表明，NBFRs和OPFRs在环境介质和生物基质中普遍存在，具有多种毒性效应，并对人体健康产生不利影响。目前已报道的人群研究中，NBFRs和OPFRs暴露与人体生殖和发育障碍、神经活动、代谢综合征和肥胖存在关联，由此影响类固醇合成、脂质合成、葡萄糖稳态代谢。然而，目前NBFRs和OPFRs暴露与2型糖尿病之间的流行病学联系仍不清楚。

材料与方法

1样品前处理

取人体血清样品0.8mL，加入其净化内标和3mL乙酸乙酯，通过液液萃取提取3次，合并三次提取液，浓缩置换溶剂为正己烷，置于-20℃冰箱下冷冻16h以上除脂，然后依次使用HLB固相萃取柱和硅胶弗罗里土柱进行样品净化。其中NBFRs采用8mL的二氯甲烷：正己烷（1:5,v/v）的洗脱溶液，OPFRs采用8mL的二氯甲烷：丙酮（1:1,v/v）洗脱溶液，洗脱组分浓缩后加入进样内标，准备上机分析。

2分析方法

采用岛津气相色谱三重四极杆质谱仪（GCMS-TQ8050NX）分别测定9种NBFRs和9种OPFRs，混合标准品的7个浓度点范围为0.2~100ng/mL（其中DBDPE为1~500ng/mL）。基质加标回收实验是将人体血清样品混合作为基质，并向基质中分别添加绝对量为 0.05 ng、0.2 ng、1 ng 的NBFRs混合标准溶液（DBDPE的绝对量分别为0.25 ng、1 ng、5 ng）和0.2 ng、1 ng、2 ng的OPFRs混合标液（n=3），实验结果表明NBFRs和 OPFRs的平均加标回收率分别为70%-117 %和91%-123 %，目标物的峰型和数据结果良好，详细方法学验证结果详见下表1。

表1 目标物的线性关系、检出限、定量限、方法检出限、加标回收率和基质效应

9种NBFRs质量色谱图

9种OPFRs质量色谱图

研究结果与讨论

采集了北方某地区172名2型糖尿病患者和172名对照健康人群（共344例，年龄为25岁-80岁）的血清样品，研究9种NBFRs和9种OPFRs的血清浓度。发现3种NBFRs（五溴甲苯(PBT)、2,4,6-三溴丙醚(DPTE)和十溴二苯乙烷(DBDPE)）和4种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)）的检出率在75%以上，且DPTE、TPrP、TPP、TEHP和Σ4OPFRs浓度在病例组中显著高于对照组（表2）。

表2 人体血清中NBFRs和OPFRs的方法检测限 (MDL)、检测频率 (DF%) 和脂质标准化浓度 (ng /g脂质) （病例组=172例；对照组=172例）

a p-Values采用Mann-Whitney U 检验

通过logistic回归模型分析了人群血清中NBFRs和OPFRs浓度与2型糖尿病风险之间的关系。通过校正混杂因素（性别、年龄、BMI、吸烟饮酒情况、总胆固醇和甘油三酯），发现PBT、DPTE、TPrP、TPP、TEHP和Σ4OPFRs均与2型糖尿病患病风险呈正相关关系。采用多重线性回归模型分析对照组NBFRs和OPFRs血清浓度对空腹血糖和脂质组分的影响，结果显示NBFRs和TPrP能够扰乱人体内葡萄糖稳态，同时NBFRs也能够影响人体甘油三酯（TG）和高密度脂蛋白（HDL-C）水平。通过校正混杂因素，揭示了ΣFRs、Σ3NBFRs和DBDPE与高密度脂蛋白水平（HDL-C）呈显著正相关关系（图1）。

图1 多重线性回归分析对照组人群血清中NBFRs和OPFRs浓度与脂质组分的关系

(校正了模型中的年龄、性别、体重指数、饮酒吸烟等因素，* p < 0.05; ** p < 0.01）

Quantile g-computation混合暴露模型分析的结果与多重线性回归的结果基本一致，NBFRs和OPFRs混合暴露与高密度脂蛋白（HDL-C）呈显著正相关关系。混合效应中DBDPE、Σ3NBFRs 和 ΣFRs与HDL-C呈显著正相关，其中DBDPE正向权重最高，其次是TEHP、TPP、PBT和TCEP，而DPTE的负向权重最高（图2）。

图2  QGC模型中NBFRs和OPFRs化合物对应正负相关性的权重

（模型校正了混杂因素，如性别、年龄、BMI、吸烟和饮酒因素等）

总结

本研究结合Logistic回归、多重线性回归和混合暴露分析等多种统计学方法，通过病例-对照研究，首次揭示了人体血清中NBFRs和OPEs的内暴露水平与2型糖尿病的关联关系。其中DPTE、TPrP、TPP和TEHP与2型糖尿病患病风险呈显著的正相关。而在对照组中，NBFRs和OPFRs血清浓度与葡萄糖稳态和脂质稳态分布呈现显著的相关性关系，其中DBDPE和TPP与空腹血浆葡萄糖、甘油三酯和高密度脂蛋白胆固醇呈显著正相关。本研究还发现NBFRs和OPFRs暴露以性别依赖的方式影响2型糖尿病的发生，可能通过干扰人体内血糖和脂质代谢稳态，导致2型糖尿病的患病风险。

岛津气相色谱三重四极杆质谱仪

GCMS-TQ8050 NX

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