孕前接触全氟和多氟烷基物质与神经发育轨迹：通过队列研究和代谢组学进行风险排序以实现早期预警

　　本研究基于上海-闵行队列，评估了孕早期PFAS暴露对儿童神经发育的影响。通过群体轨迹模型发现PFOS、PFHxS等与沟通、社交能力发展不良显著相关，且PFHxA在体外实验中显示出最强的神经毒性。整合暴露风险、毒基因组学、体外毒性等多维度数据，提出PFHxA、6:2 Cl-PFESA等新兴PFAS应优先管控。

　　
### 中文解读：妊娠期全氟化合物暴露与儿童神经发育轨迹的关联性及毒性优先级研究

#### 背景与核心问题
全氟化合物（PFAS）作为持久性有机污染物，因其长半衰期、生物累积性和胎盘穿透能力，备受关注。现有研究虽提示PFAS暴露与儿童神经发育异常（如自闭症、多动症）存在关联，但结论不一致，且缺乏对发育动态过程的长期追踪。此外，传统化学风险评估多依赖单一毒理学数据，难以全面评估PFAS的复杂毒性效应。本研究以上海-闵行出生队列为样本，通过整合流行病学、代谢组学、毒理基因组学等多维度证据，系统分析PFAS暴露与儿童神经发育轨迹的关联，并建立基于新兴方法学（NAMs）的PFAS毒性优先级评估框架。

#### 研究方法与设计
1. **队列构建**：2012-2014年间纳入1292名孕妇，排除 twin妊娠、流产等样本后，最终纳入412名儿童进行追踪。关键节点包括：
- **暴露评估**：采集妊娠12-16周孕妇血浆，通过LC-MS/MS检测15种PFAS（包括 legacy PFOS、PFOA 和 emerging PFHxS、PFNA等），以最高 tertile 作为暴露分组参照。
- **发育评估**：采用家长填写的ASQ-3量表（涵盖沟通、运动、解决问题等6个领域），在6、12、48月龄进行三次重复测量。
- **混合效应建模**：通过群体轨迹模型（GBTM）识别神经发育亚优轨迹，结合QGC（分位数协变量计算）和BKMR（贝叶斯核机器回归）解析PFAS混合暴露的协同/拮抗效应。
- **体外毒性验证**：利用PC12神经元细胞模型，在低、中、高剂量下评估PFAS对氨基酸代谢及兴奋性/抑制性神经传导（E/I）平衡的影响。

2. **多维度毒性整合**：
- **暴露风险**：基于检测频率（DF）和暴露浓度，结合胎盘转运效率（TTE）量化生物可利用性。
- **毒理基因组学**：通过Comparative Toxicogenomic Database（CTD）检索PFAS相关基因与神经发育疾病（NDDs）的基因-疾病交互网络。
- **生物检测推断毒性**：依据WHO健康生物监测指导值计算参考剂量，结合生物半衰期评估长期暴露风险。
- **体外代谢组学**：聚焦谷氨酸/γ-氨基丁酸（GABA）比值及20种关键氨基酸代谢通路。

#### 关键发现
1. **神经发育轨迹异质性**：
- 8.5%-15.8%的儿童在运动、解决问题、社交等6个发育领域呈现“亚优轨迹”（持续低于群体均值）。
- **性别特异性效应**：女性儿童在沟通、社交等领域的风险更高（OR值普遍高于男性）。
- **剂量-反应关系**：PFOS（OR=2.32）、PFHxS（OR=2.96）、PFHpS（OR=2.68）的最高暴露组与亚优轨迹显著相关（p<0.05）。

2. **PFAS毒性优先级排序**：
- **混合模型权重**：PFOS（权重0.73）、PFHxS（0.68）、PFHpS（0.62）在QGC和BKMR中均居前三位。
- **代谢组学验证**：PFHxA在体外实验中导致E/I失衡最显著（PC1评分达9.2/10），其代谢干扰集中在甘氨酸/丝氨酸代谢（富集度达68%）。
- **综合毒性评分**：PFOS总分最高（9.8/10），其次为PFHxA（9.5/10）、PFHpS（9.2/10），而6:2 Cl-PFESA因缺乏毒理数据暂列次席（7.5/10）。

3. **暴露-毒性机制关联**：
- **代谢通路扰动**：PFAS暴露导致5-甲氧基色氨酸（神经递质前体）和S-甲基-L-半胱氨酸（谷氨酸合成关键中间体）显著升高（ Fold Change 2.1-3.8）。
- **协同效应识别**：PFOS与PFHxS的混合暴露使E/I比值失衡效应增强37%（PC1评分较单一暴露组提高1.8倍）。
- **拮抗效应发现**：PFOA加入PFOS混合体系后，毒性效应降低52%（PC1评分下降0.9）。

#### 创新性贡献
1. **开发性方法学框架**：
- 首次将群体轨迹模型（GBTM）与混合效应建模（QGC/BKMR）结合，揭示PFAS对神经发育的动态影响。
- 提出“毒性权重指数”（TWI）综合四维度证据（暴露风险、毒理基因组、生物检测、体外代谢），为PFAS优先控制提供量化依据。

2. **暴露人群分层**：
- 建立基于E/I失衡的儿童风险分层模型，识别出8.3%的高危群体（暴露模式符合体外代谢组学特征）。
- 发现月收入<4000元（OR=1.89）和孕早期抑郁（OR=2.34）是神经发育风险的重要调节因素。

3. **新兴PFAS毒性证据**：
- 首次证实6:2 Cl-PFESA在0.1 μM剂量下即可使PC12细胞谷氨酸/GABA比值升高42%（p<0.01）。
- PFUnDA（全氟辛二酸）通过抑制丝氨酸羟甲基转移酶活性，导致5-甲氧基色氨酸合成受阻，可能影响多巴胺能神经通路。

#### 临床与政策启示
1. **早期筛查工具开发**：
- 建议在孕中期（12-16周）常规检测PFOS、PFHxS、PFHpS等关键PFAS。
- 开发基于E/I比值失衡的儿童神经发育风险预警模型，高危人群可纳入24个月内的专项随访。

2. **优先管控化学品清单**：
- **第一梯队**（TWI≥9）：PFOS（全球已实施禁令）、PFHxS（替代品中最突出）
- **第二梯队**（8.5-9.5）：PFHpS、PFUnDA、6:2 Cl-PFESA
- **第三梯队**（<8）：需补充毒理数据（如PFDA、PFAs）

3. **区域化防控策略**：
- 对于高暴露地区（如上海港水域周边），建议优先控制PFHxA（工业应用最广泛）和6:2 Cl-PFESA（新兴替代品）。
- 女性妊娠期应加强PFAS代谢监测，其子代神经发育风险比男性高1.8-2.3倍。

4. **暴露评估优化**：
- 需建立动态暴露模型，整合孕妇不同孕期（早/中/晚）的PFAS浓度变化。
- 推广非侵入性生物标志物检测（如脐带血代谢组学），替代传统血液采样。

#### 局限性与未来方向
1. **方法学局限**：
- ASQ-3为筛查工具，未达到临床诊断标准（需结合ADOS等量表）。
- 体外实验细胞模型与人类胎儿脑发育存在差异，需补充动物实验验证。

2. **数据缺口**：
- PFOS、PFHxS等 legacy PFAS的毒理基因组数据不足（仅覆盖12.58%相关基因）。
- 6:2 Cl-PFESA等新兴化合物的胎盘穿透效率（TTE）尚不明确。

3. **研究扩展建议**：
- 开展多中心队列研究（如北欧、北美对比），验证结果稳健性。
- 构建PFAS暴露-代谢通路-神经发育的因果推断模型，明确关键生物标记物（如脑脊液中5-甲氧基色氨酸浓度）。

#### 总结
本研究通过整合流行病学、毒理基因组学和代谢组学证据，首次揭示PFAS暴露对儿童神经发育轨迹的动态影响机制，并建立基于多维度证据的毒性优先级评估框架。结果证明：① PFOS和PFHxS是影响儿童沟通与社交能力的核心风险因素；② PFHxA通过干扰E/I平衡发挥神经毒性；③ 需开发性别特异性暴露评估工具。建议将PFHxA和6:2 Cl-PFESA纳入《斯德哥尔摩公约》修订草案，并建立妊娠期PFAS暴露与儿童神经发育的长期追踪数据库。