?

中國科學院生態環境研究中心環境化學與生態毒理學國家重點實驗室張慶華研究員課題組李英明研究員（通訊作者）等人，與島津中國創新中心基于氣相色譜三重四極桿質譜法（GCMS-TQ8050 NX）合作，開發人體血清中痕量新型溴代阻燃劑（NBFRs）和有機磷阻燃劑（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，并結合Logistic回歸、多重線性回歸、混合暴露模型等多種統計學方法，首次研究發現NBFRs和OPFRs暴露與2型糖尿病患病風險呈顯著的正相關關系。研究結果顯示，目標污染物可能通過干擾人體內血脂代謝穩態，從而誘導2型糖尿病的患病風險。相關研究成果以“Exposure to novel brominated and organophosphate flame retardants and associations with type 2 diabetes in East China: A case-control study”為題，發表在環境領域TOP期刊《Science of The Total Environment》(中科院JCR 1區，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 型糖尿病）是全球四大慢性非傳染性疾病之一，全球范圍內發病率呈上升趨勢。2型糖尿病是胰島素分泌功能障礙導致血糖升高的一種慢性代謝性疾病，其發病與遺傳、環境和生活方式等多種因素有關，主要包括遺傳易感性、肥胖、久坐不動、飲食，以及無處不在的環境污染物，如內分泌干擾物。已有研究發現新型溴代阻燃劑（NBFRs）和有機磷阻燃劑（OPFRs）能夠破壞動物和人體的激素和內分泌系統平衡，通過與類固醇激素受體相互作用來改變正常的激素轉運機制，導致不良的健康影響。此外，體外和體內實驗以及流行病學數據表明，內分泌干擾物暴露不僅會增加肥胖和代謝綜合征的發病率，還會引發2型糖尿病的發病率。

新型溴代阻燃劑（NBFRs）和有機磷阻燃劑（OPFRs）

新型溴代阻燃劑（Novel brominated flame retardants，以下簡稱NBFRs）和有機磷阻燃劑（Organophosphate flame retardants，以下簡稱OPFRs）被廣泛應用在家具，電子設備及建筑材料等領域中。研究表明，NBFRs和OPFRs在環境介質和生物基質中普遍存在，具有多種毒性效應，并對人體健康產生不利影響。目前已報道的人群研究中，NBFRs和OPFRs暴露與人體生殖和發育障礙、神經活動、代謝綜合征和肥胖存在關聯，由此影響類固醇合成、脂質合成、葡萄糖穩態代謝。然而，目前NBFRs和OPFRs暴露與2型糖尿病之間的流行病學聯系仍不清楚。

材料與方法

1樣品前處理

取人體血清樣品0.8mL，加入其凈化內標和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樣內標，準備上機分析。

2分析方法

采用島津氣相色譜三重四極桿質譜儀（GCMS-TQ8050NX）分別測定9種NBFRs和9種OPFRs，混合標準品的7個濃度點范圍為0.2~100ng/mL（其中DBDPE為1~500ng/mL）。基質加標回收實驗是將人體血清樣品混合作為基質，并向基質中分別添加絕對量為 0.05 ng、0.2 ng、1 ng 的NBFRs混合標準溶液（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混合標液（n=3），實驗結果表明NBFRs和 OPFRs的平均加標回收率分別為70%-117 %和91%-123 %，目標物的峰型和數據結果良好，詳細方法學驗證結果詳見下表1。

表1 目標物的線性關系、檢出限、定量限、方法檢出限、加標回收率和基質效應

9種NBFRs質量色譜圖

9種OPFRs質量色譜圖

研究結果與討論

采集了北方某地區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。發現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%) 和脂質標準化濃度 (ng /g脂質) （病例組=172例；對照組=172例）

a p-Values采用Mann-Whitney U 檢驗

通過logistic回歸模型分析了人群血清中NBFRs和OPFRs濃度與2型糖尿病風險之間的關系。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），發現PBT、DPTE、TPrP、TPP、TEHP和Σ4OPFRs均與2型糖尿病患病風險呈正相關關系。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組分的影響，結果顯示NBFRs和TPrP能夠擾亂人體內葡萄糖穩態，同時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）呈顯著正相關關系（圖1）。

圖1 多重線性回歸分析對照組人群血清中NBFRs和OPFRs濃度與脂質組分的關系

(校正了模型中的年齡、性別、體重指數、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果與多重線性回歸的結果基本一致，NBFRs和OPFRs混合暴露與高密度脂蛋白（HDL-C）呈顯著正相關關系。混合效應中DBDPE、Σ3NBFRs 和 ΣFRs與HDL-C呈顯著正相關，其中DBDPE正向權重最高，其次是TEHP、TPP、PBT和TCEP，而DPTE的負向權重最高（圖2）。

圖2  QGC模型中NBFRs和OPFRs化合物對應正負相關性的權重

（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

本研究結合Logistic回歸、多重線性回歸和混合暴露分析等多種統計學方法，通過病例-對照研究，首次揭示了人體血清中NBFRs和OPEs的內暴露水平與2型糖尿病的關聯關系。其中DPTE、TPrP、TPP和TEHP與2型糖尿病患病風險呈顯著的正相關。而在對照組中，NBFRs和OPFRs血清濃度與葡萄糖穩態和脂質穩態分布呈現顯著的相關性關系，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。本研究還發現NBFRs和OPFRs暴露以性別依賴的方式影響2型糖尿病的發生，可能通過干擾人體內血糖和脂質代謝穩態，導致2型糖尿病的患病風險。

島津氣相色譜三重四極桿質譜儀

GCMS-TQ8050 NX

本文內容非商業廣告，僅供專業人士參考。

— END —

參考文獻：

1. Casals-Casas, C., et al. 2011. Endocrine disruptors: from endocrine to metabolic disruption. Annu. Rev. Physiol. 73, 135–162.

2. Luo, K., et al. Urinary organophosphate esters metabolites, glucose homeostasis and prediabetes in adolescents. Environ. Pollut. 267, 115607.

3. Luo, K., et al. Exposure to organophosphate esters and metabolic syndrome in adults. Environ. Int. 143, 105941.

4. Ma Y, et al. Current halogenated flame retardant concentrations in serum from residents of Shandong Province, China, and temporal changes in the concentrations [J]. Environmental Research, 2017, 155: 116-122.

5. 劉美,等.氣相色譜-三重四極桿質譜法測定人體血清中新型溴代阻燃劑[J].《環境化學》, 2023, 42 (5): 1-7.

6. Liu M, et al. Exposure to Novel Brominated Flame Retardants and Organophosphate Esters and Associations with Thyroid Cancer Risk: A Case–Control Study in Eastern China. Environmental Science & Technology, 2022, 56: 17825-17835.

7. Guan, et al. Novel biomonitoring method for determining five classes of legacy and alternative flame retardants in human serum samples. Journal of Environmental Sciences, 2023,131:111–122.

8. Zhang, et al. Exposure to novel brominated and organophosphate flame retardants and associations with type 2 diabetes in East China: A case-control study. Science of the Total Environment, 2023, 871, 162107.