智利农业工人接触多环芳烃与急性肾损伤生物标志物之间的关联

《International Journal of Hygiene and Environmental Health》：Associations between exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons and biomarkers of acute kidney injury among chilean agricultural workers

多环芳烃（PAH）暴露与肾脏损伤生物标志物的关联性研究。在智利农业工人中，检测到尿液中PAH代谢物及手环中23种母体PAH的广泛暴露，发现1-苯并芘、菲等PAH与IL-18等炎症标志物呈显著正相关，提示燃烧源PAH可能通过氧化应激等机制导致亚临床肾脏损伤。

　　

格兰特·D·托雷（Grant D. Tore）|梅丽莎·德桑蒂亚戈（Melissa DeSantiago）|希瑟·M·斯塔普尔顿（Heather M. Stapleton）|瓦西姆·奥贝德（Wassim Obeid）|奇拉格·R·帕里克（Chirag R. Parikh）|乔丹·R·库珀（Jordan R. Kuiper）|玛格丽塔·瓦伦苏埃拉（Margarita Valenzuela）|卡特琳娜·费雷西奥（Catterina Ferreccio）|路易斯·法岑（Louis Fazen）|艾莎·S·迪克森（Aisha S. Dickerson）|桑德拉·科尔特斯（Sandra Cortés）|莱斯利安·基罗斯-阿尔卡拉（Lesliam Quirós-Alcalá）

约翰霍普金斯大学彭博公共卫生学院环境健康与工程系，美国马里兰州巴尔的摩市北沃尔夫街615号，邮编21205

摘要

来自农业活动和家庭用木材燃烧的多环芳烃（PAH）暴露可能对肾脏健康产生不利影响，但在这些行为普遍存在的拉丁美洲，相关研究却十分有限。我们的研究旨在描述智利农业工作者的PAH暴露情况，并探讨其与肾脏损伤生物标志物之间的关联。

在来自莫莱队列（Maule Cohort）的43名男性农业工作者中，我们测量了五种肾脏损伤生物标志物（IL-18、KIM-1、MCP-1、NGAL、YKL-40）和九种羟基PAHs的尿液浓度。此外，我们还测量了他们佩戴了8-11天的手腕带中的23种母体PAHs浓度。我们计算了在PAH暴露浓度每个四分位数区间内，肾脏生物标志物浓度的百分比差异以及亚临床肾脏损伤（定义为两种或更多肾脏生物标志物处于最高三分位数）的比值比。

所有尿液中的PAH和肾脏生物标志物都频繁被检测到（>70%），手腕带中也检测到了13种母体PAH化合物。我们观察到尿液中的IL-18与某些PAH暴露之间存在一致的阳性关联。具体而言，尿液中的IL-18浓度在以下PAHs暴露水平较高时显著升高：1-PHE（80.4%；95%置信区间：33.8%，143.3%）、2&3-PHE（44.1%；95%置信区间：12.7%，84.2%）和4-PHE（48.8%；95%置信区间：12.9%，96.1%）。同样，IL-18浓度也与手腕带中苯并[a]芘（46.7%；95%置信区间：9.7%，96.2%）、菲（32.3%；95%置信区间：5.5%，65.9%）、氟烯（56.9%；95%置信区间：10.2%，123.3%）和芘（34.1%；95%置信区间：3.2%，74.3%）的浓度升高相关；而在手腕带中检测到萘的参与者中，这一关联更为明显（51.5%；95%置信区间：1.3%，126.7%）。手腕带中的苯并[e]芘、苯并[a]芘和CHR染料的浓度与亚临床急性肾损伤的风险增加有关，但并未导致肾功能下降。

我们的研究结果表明，某些PAH暴露可能与肾脏损伤有关，这填补了相关知识领域的空白，并为未来关于农业社区肾脏健康的研究提供了依据。

引言

全球范围内，急性肾损伤（AKI）每年影响约1330万人，并导致超过200万人死亡（Mehta等人，2015年）。AKI的特点是肾功能突然且通常是可逆的下降，同时也是慢性肾病（CKD）的风险因素，而在慢性肾病的晚期阶段，唯一的治疗方法是透析或移植（Kurzhagen等人，2020年）。在智利进行这项研究时，有几个因素被认为会增加肾脏疾病的公共卫生负担，包括人口老龄化、高血压、糖尿病和肥胖等并发症发病率的上升，以及地区和社会经济差异导致的肾脏护理和替代疗法的可及性差异（Walbaum等人，2020年；Pedreros-Rosales等人，2025年；Toro等人，2025年；Celis等人，2025年）。由于智利47%的慢性肾病患者病因不明，环境和职业暴露作为潜在风险因素的理解仍然不足（Toro等人，2025年）。非侵入性的尿液生物标志物的应用有望改善AKI和CKD的早期检测和预防（Zhang和Parikh，2019年；Puthumana等人，2021年）。然而，针对研究不足人群的这些生物标志物的流行病学研究很少，而探讨它们与环境及职业风险因素之间潜在关联的研究则更少。

多环芳烃（PAHs）是有机材料燃烧时释放的有害化学物质，包括木材、煤炭、石油和各种类型的废物（Patel等人，2020年）。人类接触PAHs的方式多种多样，包括吸入颗粒物、摄入烧烤或熏制食品，以及皮肤接触受污染的土壤和其他物质（Mallah等人，2022年）。许多农村社区面临较高的PAHs暴露风险，尤其是在那些普遍使用木材供暖和处理农作物残余物的地区（Akinrinade和Rosa，2025年；Bai等人，2024年）。生物质燃烧产生的排放物主要由低分子量的PAHs组成（即环数少于四个的PAHs），其中菲在木烟中的含量尤为突出（Pozo等人，2015年，2023年；Cereceda-Balic等人，2012年）。在智利中部的莫莱队列研究中，77%的参与者报告称木材或煤炭是他们家庭供暖的主要燃料（Ferreccio等人，2020年）。智利的先前监测也显示大气中的PAHs浓度较高，这与家庭用木材燃烧密切相关，尤其是在冬季（Pozo等人，2015年，2023年；Jorquera等人，2021年；Villalobos等人，2017年）。尽管木材燃烧污染对公共卫生构成威胁，但现有研究主要依赖于环境监测来进行健康风险评估。

已经采用了多种方法来评估个人接触PAHs的情况，包括尿液中PAH代谢物的生物监测和可穿戴采样设备（如硅胶手腕带）（Hamzai等人，2022年；Li等人，2012年；Dixon等人，2018年，2022年）。尿液中的PAH生物标志物已在多项研究中得到验证，但它们具有较高的时间变异性，因此容易受到测量误差的影响（Li等人，2012年）。此外，用于校正尿样稀释的标准方法（如调整尿肌酐或比重）可能受到个体现有肾功能的影响，从而导致暴露估计值的偏差（Kuiper等人，2021年；Lee等人，2025年；Weaver等人，2014年）。为克服这一限制，硅胶手腕带通过被动扩散持续吸收有机化学物质，从而能够代表暴露的时间加权平均值，越来越多地被用于流行病学研究中，以评估个人接触各种PAHs混合物的情况（Hamzai等人，2022年）。然而，仍需要更多研究来探讨手腕带中测得的PAH浓度与相应的尿液生物标志物之间的关系——现有证据主要局限于孕妇（Dixon等人，2018年，2022年），并确定其在肾脏健康研究中的实用性。

现有文献报告了PAH暴露与不良肾脏健康结果之间的关联。在美国普通人群中，较高的尿液PAH生物标志物与慢性肾病（CKD）的风险增加、肾结石的发病率升高以及表明肾脏损伤的尿白蛋白-肌酐比率升高有关（Rahman等人，2022年；Zhou等人，2022年）。同样，在美国青少年中，较高的尿液PAHs暴露与肾功能下降和尿液氧化应激生物标志物浓度升高相关（Farzan等人，2016年）。在墨西哥的土著人群中，家庭用木材燃烧较为普遍，研究也发现PAH暴露与成人肾脏损伤的尿液生物标志物之间存在正相关，但在儿童中未见这种关联（Flores-Ramírez等人，2021年；Díaz de León-Martínez等人，2021a）。尽管具体机制尚不清楚，现有数据表明PAHs可能通过引发氧化应激和炎症、干扰肾小球过滤或直接导致肾小管损伤来引起肾脏损伤（Farzan等人，2016年；Liu等人，2025年；Everett等人，2010年；Nsonwu-Anyanwu等人，2022年；Sun等人，2021年）。尽管有这些证据，但仍需要进一步研究来探讨PAH暴露与脆弱人群（包括那些有普遍燃烧习惯的社区居民）肾脏健康结果之间的关系。

在本项初步研究中，我们描述了两种介质（尿液和硅胶手腕带）中特定PAHs的暴露情况，并探讨了它们与智利男性农业工作者急性肾损伤生物标志物之间的关联。我们假设PAH暴露与较高的AKI生物标志物浓度呈正相关。

研究人群

我们从正在进行的莫莱队列（MAUCO）研究中招募了43名男性农业工作者作为方便样本，这些参与者参与了根据弱势人群eGFR流行病学（DEGREE）协议（Caplin等人，2017年）进行的肾脏疾病相关研究。简而言之，MAUCO研究位于智利中部的莫利纳（纬度35°06′52″，经度71°16′57″），这是一个约有45,000名居民的农业社区。MAUCO研究始于2014年，是该地区的首项相关研究

研究样本特征

研究参与者的 demographic 特征见表1。在43名参与者中，平均年龄为53.2岁（标准差：5.7岁），41人（95.3%）报告具有智利族裔，22人（51.2%）的受教育程度低于8年。参与者的平均eGFR为94.7 mL/min/1.73 m2（标准差：14.2），这一指标在亚临床肾脏损伤状态之间没有差异（p = 0.86），但有16人（37.2%）的eGFR低于90 mL/min/1.73 m2，即肾功能轻度受损

讨论

在这项研究中，我们发现，在一个以家庭用木材燃烧为主的智利社区中，男性农业工作者普遍暴露于PAHs，这一暴露情况通过硅胶手腕带和尿液生物标志物得到了证实。我们还测量了大多数参与者的五种急性肾损伤生物标志物，并发现了这些生物标志物与某些PAHs暴露之间的正相关关系。具体来说，作为肾脏炎症标志物的IL-18与较高的

作者贡献声明

格兰特·D·托雷（Grant D. Tore）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、资金获取、数据分析、概念构思。梅丽莎·德桑蒂亚戈（Melissa DeSantiago）：撰写 – 审稿与编辑、资金获取、概念构思。希瑟·M·斯塔普尔顿（Heather M. Stapleton）：撰写 – 审稿与编辑、资源协调、方法论设计、研究实施。瓦西姆·奥贝德（Wassim Obeid）：撰写 – 审稿与编辑、资源协调、方法论设计、研究实施。奇拉格·R·帕里克（Chirag R. Parikh）：撰写 – 审稿与编辑、资源协调、方法论设计、研究实施。

致谢

我们衷心感谢莫利纳的研究参与者和当地研究团队的成员。本研究得到了约翰霍普金斯大学教育与研究中心（ERC）职业安全与健康项目（T42OH0008428）以及彭博公共卫生学院呼吸健康与环境中心（BREATHE）（P2CES033415）的资助。此外，该研究还得到了国家环境卫生科学研究所（NIEHS）的资助