在脐带血清中发现新型多卤化咔唑化合物及其与胎儿生长的关联

《Environmental Pollution》：Identification of Novel Polyhalogenated Carbazoles in Cord Serum and Their Associations with Fetal Growth

多卤代咔唑在脐带血中的分布特征及其与胎儿发育关联研究，通过非靶向筛查技术鉴定出26种新型多卤代咔唑，首次发现单氟及多氟咔唑类物质在脐带血中的存在，并证实3,6-二氟咔唑（36-FCZ）等11种化合物检出率超过50%，其中3-溴咔唑血药浓度最高（4.05 ng/mL）。研究显示部分PHCZ与胎儿头围等生长参数呈显著负相关，混合暴露对出生体重和头围具有协同毒性效应。

　　

陈一涵|吕凯欣|李俊旭|金航标

浙江工业大学环境学院，中国浙江省杭州市，310032

摘要

多卤代咔唑（PHCZs）是一类类似二噁英的、具有环境持久性的污染物，已被证实具有干扰内分泌的潜力，但它们在脐带血中的存在情况，尤其是在胎儿发育的关键时期，目前了解仍然不足。为填补这一知识空白，本研究旨在全面识别脐带血清中的新型PHCZs，并探讨它们与出生结果之间的关联。通过使用非靶向分析方法，我们对223位中国母亲的脐带血清样本进行了筛查。共检测到26种PHCZs同系物，其中包括首次在脐带血清中发现的单氟和多氟卤代咔唑。在检测到的PHCZs中，有11种的检出频率超过50%，其中3-氟咔唑和3,6-二氟咔唑（36-FCZ）的检出频率最高（平均浓度为4.05 ng/mL，范围< LOD?20.3 ng/mL）。此外，某些PHCZs同系物的脐带血清浓度与胎儿生长参数之间存在显著负相关（p < 0.05）。例如，36-FCZ的脐带血清浓度与胎儿头围呈负相关（β = -0.44，95% CI: -0.83, -0.03，p < 0.01）。贝叶斯核机器回归分析表明，PHCZ混合物暴露对出生体重和头围具有联合不良影响。这些发现提供了胎儿接触多种PHCZs同系物的首个流行病学证据，并确定了脐带血清中PHCZ浓度与选定出生结果之间的统计关联。这突显了将这类新兴污染物纳入未来产前暴露风险评估的必要性。

引言

多卤代咔唑（PHCZs）是一类通过卤素原子（如氯（Cl）、溴（Br）或碘（I）取代咔唑而形成的卤代杂芳香化合物（Cui等，2025；Riddell等，2015）。这些化合物广泛用作光电材料、电子设备、染料和药品的中间体（Karon等，2014；Parette等，2015；Sun等，2023b）。近几十年来，在各种环境样本和野生动物中发现了许多PHCZs同系物，如3,6-二氯咔唑（36-CCZ）、3,6-二溴咔唑（36-BCZ）和3-氯咔唑（3-CCZ）（Hu等，2022；Pena-Abaurrea等，2016；Wang等，2025b；Wu等，2018）。PHCZs在环境中的存在既来自自然来源，也来自人为来源。自然来源包括森林火灾和火山爆发等事件，以及由酶（例如红藻中的溴过氧化物酶和真菌中的氯过氧化物酶）介导的生物合成（Chen等，2018；Mumbo等，2013；Zhang等，2023）。人为来源则包括焦炭生产、光电材料中间体合成和靛蓝染料制造过程中产生的排放（Morin等，2005；Parette等，2015；Sun等，2023b；Zhang和Lin，2024）。

先前的研究已经发现人体尿液中存在PHCZs（Mao等，2024）。吸入和口服被认为是人类接触PHCZs的潜在途径（Trinquet等，2025；Wang等，2021；Zuo等，2023）。此外，许多PHCZs（如36-CCZ、1,3,6,8-四氯咔唑和36-BCZ）具有生物累积性，可以通过食物链进行放大（Wu等，2017），这表明它们在人体内有可能积累。另一方面，由于PHCZs在结构和毒理学上与二苯并-p-二噁英和二苯并呋喃相似，它们越来越被认为是类似二噁英的化学物质（Ji等，2019；Kirkok等，2020）。此外，在H295R细胞中观察到的激素分泌水平变化进一步支持了PHCZs的干扰内分泌潜力（Yue等，2020）。因此，有必要对人体内PHCZs的存在进行表征，以更好地理解其暴露所导致的毒性效应。大多数先前的研究仅限于同时分析11种氯化或溴化的咔唑同系物（Wang等，2025b）。鉴于存在超过1000种理论上的PHCZs同系物（包括涉及Cl、Br和I的混合卤素取代），这种范围被认为是不够的（Sun等，2022）。此外，在环境沉积物和土壤中发现了越来越多的新型PHCZs，包括北极地区的样本（Guo等，2014；Wang等，2025a；Zou等，2024）。这种不断扩大的环境分布情况强调了全面表征人类所接触的PHCZs的必要性。

在胎儿和新生儿等关键发育阶段接触环境污染物尤其令人担忧，因为这些生命阶段的胎儿具有较高的脆弱性（Gómez-Roig等，2021；Mallozzi等，2016）。这类污染物可能对发育中的胎儿造成不可逆的伤害，因为其生物系统非常脆弱且尚未完全成熟（Cerritelli等，2021；Rice和Barone，2000）。此外，胎儿阶段的持续污染暴露可能会影响后续的发育阶段，并与成年后的发病率增加有关（Gómez-Roig等，2021；Mallozzi等，2016）。尽管胎盘具有保护胎儿的关键过滤功能，但它并非完全不透过的屏障（Burton和Jauniaux，2023；Cohen等，2021）。新生儿仍可能接触到穿过胎盘屏障的环境污染物（Patriarca等，2000；Sun等，2023a）。由于PHCZs与多溴联苯醚在结构上的相似性（Matovu等，2020；Zhao等，2013），母体接触的PHCZs有可能穿过胎盘屏障，从而导致胎儿暴露。有限的毒理学证据表明，某些PHCZs（如36-BCZ和36-CCZ）在纳摩尔浓度下就能对斑马鱼胚胎产生显著的发育毒性，导致严重的畸形（Du等，2022；Wang等，2024）。因此，表征脐带血中PHCZs的存在和浓度非常重要，这有助于识别胎儿的PHCZ暴露情况，并为后续的毒理学和纵向流行病学研究提供假设，以测试因果关系和机制。

在这项研究中，建立了一个全面的非靶向筛查流程，以实现三个主要目标：首先，系统地识别和表征从266位中国女性收集的脐带血样本中的传统和新型PHCZs；其次，量化所识别PHCZs同系物的浓度并确定胎儿的暴露水平；第三，探讨胎儿PHCZ暴露与新生儿关键出生结果之间的潜在关联。这些发现有望提供人类发育早期PHCZ暴露组的综合概述，从而加深对胎儿PHCZ暴露风险的理解，并支持更明智的健康风险评估。

研究人群和脐带血清制备

2024年8月至2025年9月期间，共有266名即将分娩的健康孕妇被纳入研究。排除标准包括吸烟史、饮酒史、多胎妊娠、早产（定义为妊娠37周之前分娩）或妊娠相关疾病（如妊娠糖尿病和先兆子痫；记录在医疗记录中）。应用这些标准后，共有223名孕妇志愿者参与了研究

在脐带血清中识别新型PHCZs

使用XCMS包从脐带血样本中提取分子特征后，检测到2376个特征（SI，图S2）。基于⁷⁹Br/⁸¹Br（Δm = 1.998 Da）和³⁵Cl/³⁷Cl（Δm = 1.997 Da）同位素的特征质量差异，所有候选特征都被筛选出质量差异在1.996至1.999 Da之间的配对。应用PMD过滤器并将剩余特征与内部PHCZ库进行匹配后，得到了268对候选特征对（包含潜在的新型

结论

本研究首次对人类脐带血清中的PHCZs进行了全面表征，并提供了关于这些新兴污染物产前暴露的新证据。频繁检测到多种PHCZs同系物，表明普通人群中可能发生胎儿暴露。观察到某些PHCZs与出生结果之间的关联提示了潜在的关注点；然而，由于研究的观察性质，无法确定因果关系

CRediT作者贡献声明

陈一涵：资源获取、调查、概念构思。吕凯欣：方法学。李俊旭：资源获取、方法学、概念构思。金航标：撰写——审稿与编辑、资源获取、调查

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（42477453）的支持。