张蕴晖教授团队合作研究揭示PFAS通过胆汁酸代谢影响儿童脊柱健康的性别特异性机制

近日，复旦大学公共卫生学院张蕴晖教授、赵迎亚青年副研究员团队与上海市疾病预防控制中心合作，在环境与儿童健康研究领域取得重要进展。团队基于上海亲子队列，首次利用无创的三维超声技术评估儿童脊柱姿态，揭示了产前全氟和多氟烷基物质（PFAS）暴露可能通过干扰胆汁酸代谢途径，以性别特异性的方式影响儿童脊柱发育。这项研究以“Sex-Specific associations between per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) exposure and spinal posture in Children: The mediating role of bile acid metabolism”为题，发表于环境健康领域国际权威期刊《Environment International》，相关技术已获国家发明专利授权。

脊柱是人体的核心支撑结构，其发育始于胎儿期，并在3-5岁和青春期前期经历两个主要生长突增阶段。脊柱发育异常可导致姿势不良，其中特发性脊柱侧弯影响着1% - 4%的青少年。脊柱发育受遗传和环境因素共同影响。识别生命早期可改变的环境暴露因素，对于预防脊柱发育异常至关重要。而PFAS是一类具有环境持久性的合成化学物质，广泛存在于环境中，可能通过干扰激素调节、脂质代谢和诱导验证等途径，影响骨化过程。

为了探究这一复杂关系，研究团队依托上海亲子队列，对518对母婴进行了深入分析。研究测量了脐带血清中的PFAS水平、婴儿6个月时的粪便胆汁酸浓度，以及儿童3-5岁时的脊柱姿态。脊柱姿态评估采用了Zebris Pointer超声波系统，这是一种无创测量技术，通过三维超声运动系统精确测量九个脊柱姿态指标，包括胸椎后凸、腰椎前凸和骨盆倾斜度等。研究团队创新性地将胆汁酸代谢作为潜在中介因素纳入分析框架。通过液相色谱-串联质谱技术，量化了粪便中32种胆汁酸及其代谢物的浓度，探索其在PFAS与脊柱姿态关系中的中介作用。

研究结果显示，PFAS暴露与儿童脊柱姿态的关联存在显著性别差异。在女孩中，PFOS、PFTrA和PFHxS与腰椎倾斜度呈正相关；而在男孩中，仅PFHxS显示出显著关联。分析进一步指出，PFTrA、PFHxA和PFHxS是影响脊柱姿态的主要贡献者。中介分析表明，特定的胆汁酸可能抑制PFAS对脊柱姿态的影响，这一现象在女孩中尤为明显。研究团队进而提出了一个以PPARα/γ-FXR/雌激素相互作用为核心的机制模型，解释PFAS如何通过代谢通路影响骨骼发育。结果显示，PFAS可以激活PPAR信号，干扰胆汁酸代谢并影响成骨分化，进而扰乱骨骼稳态；而特定的胆汁酸可能通过激活相关受体，部分抵消上述不利效应。

该研究将无创三维超声技术应用于儿童脊柱姿态评估，创新性地提出并验证了胆汁酸代谢在PFAS与脊柱发育关系中的中介作用，为理解环境毒物如何通过代谢途径影响骨骼发育提供了新视角。研究发现PFAS暴露对儿童脊柱发育的影响存在性别差异，女孩更为敏感，这对制定针对性的预防策略具有重要意义。中介分析揭示的胆汁酸潜在保护作用，为通过代谢干预拮抗环境毒物骨骼毒性提供了新思路。研究提出的PPARα/γ-FXR/雌激素相互作用网络，为深入探索PFAS骨骼毒性的分子机制提供了理论框架。这些发现不仅拓展了环境因素与骨骼发育领域的研究边界，也为儿童脊柱健康的早期预防和干预提供了科学依据。

复旦大学公共卫生学院研究生曹巍钊、张李一和赵越为论文的共同第一作者，上海市疾病预防控制中心卢大胜主任技师、复旦大学公共卫生学院赵迎亚青年副研究员和张蕴晖教授为论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（项目编号：82273585）和上海市自然科学基金（项目编号：24dz23s0200）的资助。研究团队将继续追踪队列儿童，探索早期环境暴露对长期骨骼健康的影响，为促进儿童健康成长和临床早期干预提供更多科学证据。