产前环境化学物与心理社会压力共暴露对青少年跨诊断精神症状的影响：基于模式识别方法的出生队列研究

　　本研究创新性地运用主成分追踪（PCP）这一模式识别技术，在低收入城市少数族裔青年前瞻性出生队列中，系统分析了产前化学毒物（如PAH、SHS、BPA、邻苯二甲酸酯）与心理社会压力共暴露模式，及其与青少年期注意力、思维、物质使用和自我控制问题等跨诊断精神行为症状表型的关联。研究发现，以空气污染物（PAH、SHS）和心理社会压力为特征的共暴露模式，与青少年自我报告的复杂精神症状表型显著相关，揭示了经济劣势相关的早期环境暴露对青春期精神健康的长期影响，为针对高风险人群的预防干预提供了新视角。

　　

背景

前瞻性研究表明，产前暴露于化学神经毒物和母亲压力会增加精神疾病风险。然而，大多数研究聚焦于儿童期结局，对于精神病症状出现或恶化的关键时期——青春期——的研究相对不足。在暴露负担较高的结构性边缘化人群中，产前多重共暴露与青少年精神共病的复杂性仍知之甚少。本研究旨在调查经济困难城市青年样本中，产前化学和心理社会暴露的相关特征，以及青少年行为结局的相关特征。

方法

研究人群

研究对象来自哥伦比亚儿童环境健康中心的“母亲与新生儿”出生队列。该队列在1998年至2006年间招募了727名孕妇，她们均为非吸烟者，年龄18-35岁，自我认同为黑人或拉丁裔，在怀孕第20周前于纽约长老会医院或哈莱姆医院产科诊所登记，无糖尿病、高血压、HIV，无物质滥用报告，并在招募地区居住至少1年。该队列是一个自出生起前瞻性随访的社区样本，未针对临床或精神问题加权。最终用于暴露模式识别的样本量为438人，用于行为模式识别的样本量为322人，最终分析样本为同时具有暴露和结局数据的192人。

产前暴露评估

研究评估了16种产前暴露，包括化学暴露和社会压力暴露。化学暴露包括：双酚A（BPA）、邻苯二甲酸酯（包括DEHP代谢物和非DEHP代谢物）、多环芳烃（PAH，通过个人空气监测）、母体和脐带血PAH-DNA加合物、二手烟（SHS）。社会压力暴露包括：物质困难量表和母亲心理困扰（去人性化量表）。对于超过50%值低于检测限（LOD）的化学物予以排除，并对缺失值进行了处理。暴露数据按标准差进行缩放以使方差可比。

青少年行为评估

在青少年16-18岁访视时，通过行为评定量表和综合临床访谈获取自我报告和父母报告的行为数据。评估工具包括：青少年自我报告（YSR）、青少年风险行为监测系统（YRBSS）、时间线回溯法、简要自我控制量表、DuPaul–Barkley ADHD评定量表IV、儿童情感障碍与精神分裂症量表（KSADS）。评估内容涵盖注意力问题、思维问题（精神病性体验）、物质使用问题和自我控制问题。

协变量评估

协变量包括：母亲年龄、子代年龄、子代出生时性别、种族/民族（作为社会决定因素）、出生体重、7岁和16-18岁时的子代智商（IQ）、母亲ADHD症状、母亲教育水平、母亲IQ、3岁时的家庭环境质量（HOME量表）。

统计分析

模式识别与剖面生成

分别对暴露数据矩阵和行为数据矩阵应用主成分追踪（PCP）进行模式识别。PCP将高维数据矩阵分解为低秩矩阵（识别一致模式）和稀疏矩阵（识别独特事件）。通过交叉验证网格搜索确定低秩矩阵的最佳秩（即模式数量）。随后，对PCP识别的低秩矩阵进行因子分析（FA），使用正交旋转提取可解释的暴露剖面和行为剖面。因子载荷绝对值≥0.3被视为具有中度相关性。

健康模型

使用线性回归模型检验每个PCP/FA识别的暴露剖面与行为剖面之间的关联，并调整潜在混杂因素。显著性阈值设定为P < 0.05。

敏感性分析

进行了多项敏感性分析，包括：评估剖面在健康模型子样本与更大样本中的一致性、检验暴露与行为剖面关联的非线性、纳入多重插补的协变量数据、纳入社区水平社会经济地位（贫困率）、改变行为数据缺失率纳入标准、从回归模型中排除潜在中介变量（出生体重、子代IQ）。

结果

参与者特征

暴露剖面组（n=438）、行为剖面组（n=322）和重叠组（n=192）的参与者社会人口学特征与总队列（N=727）相比无显著差异。

产前化学和社会暴露模式

PCP确定暴露数据中存在三个最佳模式（秩=3）。因子分析得出三个正交的暴露剖面：

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  暴露剖面1： 以空气污染物（PAH、SHS）、PAH-DNA加合物和心理社会压力（物质困难、母亲困扰）的高载荷为特征。
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  暴露剖面2： 以BPA、低分子量邻苯二甲酸酯（MCPP、MiBP、MnBP、MBzP、MEP）和空气污染物（PAH、SHS）的高载荷为特征。
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  暴露剖面3： 以DEHP邻苯二甲酸酯代谢物和BPA的高载荷为特征。

注意力、思维和物质使用行为问题模式

PCP确定行为数据中存在三个最佳模式（秩=3）。因子分析得出三个正交的行为剖面：

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  行为剖面1： 以青少年和父母报告的注意力问题高载荷为特征，但大麻使用或危险药物使用载荷低。可概括为“单纯注意力问题”表型。
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  行为剖面2： 以通过访谈（KSADS）评估的注意力、思维、物质使用问题（但香烟使用载荷低）以及自我控制问题的高载荷为特征，但自我报告（YSR）载荷不高。此剖面主要反映父母报告信息。
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  行为剖面3： 以注意力、思维、自我控制问题和危险药物使用的高载荷为特征，但酒精使用（通过YSR、YRBS评估）载荷低。此剖面主要反映青少年自我报告信息。行为剖面2和3共同构成一个更复杂的“注意力、思维、物质使用和自我控制问题”表型，由不同的信息提供者区分。

暴露剖面与行为剖面的关联

在调整协变量后，线性回归分析显示：

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  暴露剖面1（空气污染物和心理社会压力）与行为剖面3（自我报告的注意力、思维、物质使用和自我控制问题）呈显著正相关（β = 0.21, 95% CI = 0.02, 0.40; P = 0.03）。
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  未发现其他暴露剖面与行为剖面之间存在显著关联。
  敏感性分析结果与主要分析基本一致，支持结果的稳健性。

讨论

本研究应用PCP模式识别方法，在低收入城市少数族裔青年队列中，成功识别出产前多重暴露和青少年跨诊断精神行为症状的共现模式。暴露模式区分了以空气污染物和社会压力为特征的共暴露，以及按分子量分离的内分泌干扰物暴露。行为模式揭示了一个“单纯注意力问题”表型和两个反映“注意力、思维、物质使用和自我控制问题”的复杂表型，后者由不同的信息提供者（自我 vs. 父母）区分，并凸显了自我控制问题作为跨诊断行为标记的重要性。

研究发现，产前暴露于空气污染物（PAH、SHS）和心理社会压力的模式，与青少年期自我报告的复杂精神症状表型显著相关。这一发现支持了先前关于与经济劣势相关的产前暴露与青春期复杂、跨诊断精神问题之间存在联系的研究。尽管本研究未能测试潜在的神经生物学机制，但压力和污染均可导致神经炎症，这可能是一个共同的通路。此外，动物模型表明污染会降低海马脑源性神经营养因子（BDNF），而BDNF是抵抗压力效应的缓冲剂，这也可能解释本研究中发现的通路。

本研究的优势包括应用新颖的模式识别方法研究精神共病、在大小样本中剖面的一致性、使用特征良好的前瞻性出生队列数据、以及控制了与生活环境相关的广泛协变量。局限性包括可能存在选择偏倚、化学暴露覆盖范围有限、依赖自我报告数据、样本量相对较小可能限制统计效力、以及未对多重比较进行校正。

结论

本研究识别了妊娠期社会化学暴露剖面和青少年期跨诊断行为症状剖面。应用PCP等模式识别方法有助于理解症状的共病性。研究发现自我控制问题是复杂精神症状表型的一个潜在跨诊断标记和干预靶点。研究结果揭示了产前暴露于空气污染物和心理社会压力的模式与青少年自我报告的复杂精神症状表型之间的关联。在评估产前环境因素对行为影响时，关注青春期精神问题的跨诊断维度，有助于制定更全面有效的干预措施。