美国使用私人供水系统妊娠队列中趾甲、尿液及饮用水氟化物(Fluoride)浓度之间的关系

《Biological Trace Element Research》：Relationships between Toenail, Urinary, and Drinking-water Fluoride Concentrations in a Pregnancy Cohort using Private Water Systems in the United States

　　

摘要：评估使用私人、未受管制的供水系统的美国妊娠参与者队列中自来水、趾甲及点尿样本中氟化物(Fluoride)浓度之间关系的强度。研究人员直接使用氟化物离子选择电极(Fluoride-ion Specific Electrode, F-ISE)分析住宅自来水氟化物浓度，采用微扩散技术(Micro-diffusion Technique)测定趾甲及点尿样本中的氟化物浓度。样本采集自新罕布什尔出生队列研究(New Hampshire Birth Cohort Study, NHBCS)的436名孕妇。研究人员采用Spearman秩相关(Spearman's Rank Correlation)评估水、尿及趾甲氟化物浓度之间的关系，并按自我报告的住宅自来水使用百分比及住宅用水过滤习惯进行分层分析。在敏感性分析中，排除孕期报告饮茶的参与者后重新评估上述关系。自来水、趾甲及比密校正后尿氟的中位(四分位距,IQR)浓度分别为0.19(0.38) mg/L、2.60(1.71) μg/g和0.39(0.38) mg/L。18%参与者的自来水氟化物浓度超过美国公共卫生署(U.S. Public Health Service, USPHS)推荐的0.7 mg/L。自来水氟化物浓度与趾甲氟化物(rho＝0.31, p＜0.01)及尿氟(rho＝0.18, p＜0.01)呈正相关。对于报告住宅自来水使用比例较高且未使用家用水过滤器的参与者，上述相关性更强。排除饮茶者后，水—尿氟相关性比水—趾甲氟相关性增加更显著。自来水中氟化物与妊娠参与者尿氟及趾甲氟水平呈正相关，其中与趾甲氟的相关性总体最强。研究结果表明，趾甲氟化物有潜力作为评估妊娠期氟化物暴露的可靠长期生物标志物(Biomarker)。

《Relationships between Toenail, Urinary, and Drinking-water Fluoride Concentrations in a Pregnancy Cohort using Private Water Systems in the United States》一文发表于《Biological Trace Element Research》。氟化物(Fluoride)是广泛存在于自然界的矿物质，适量摄入可预防龋齿，但过量暴露尤其 during pregnancy 备受关注，因其可穿过胎盘影响胎儿神经系统发育。目前母体尿氟(Maternal Urinary Fluoride, MUFe)是评估氟暴露最常用的生物标志物(Biomarker)，但它仅反映近期（数小时至1天）暴露，易受饮水、饮食（如茶）、水合状态及妊娠代谢变化影响，个体内变异大。趾甲（特别是趾甲，生长慢于指甲且受外部污染少）在生长过程中掺入循环中的氟，被认为可反映约3～4个月的累积系统性氟暴露，是潜在的长期暴露生物标志物，但在妊娠人群中其与饮用水氟及尿氟的系统比较尚缺乏报道。此外，美国多数相关研究基于公共供水系统(Community Water Fluoridation, CWF)数据，而新罕布什尔州(New Hampshire)农村大量居民使用私人未管制井水(Private Unregulated Water Systems)，其天然氟含量变异性大，为评估生物标志物与真实家庭用水氟的关系提供了独特场景。因此，研究人员开展此项研究，旨在评估使用私人水系统的美国妊娠队列中，住宅自来水氟、趾甲氟及（比密校正后）尿氟之间的关联强度，并按自来水使用率及过滤习惯分层，排除饮茶者做敏感性分析，探讨趾甲氟作为妊娠期氟暴露长期生物标志物的可靠性。

主要关键技术方法

研究基于新罕布什尔出生队列研究(New Hampshire Birth Cohort Study, NHBCS)，纳入使用私人水系统且在孕24～28周（第二 trimester）提供样本的孕妇。采集住宅自来水样（氟离子选择电极F-ISE测定）、产前趾甲屑（小趾，≥2.5 mg，超声清洗后微扩散法Micro-diffusion Technique测氟，单位μg/g）及点尿样（测氟及尿比密Specific Gravity, SG，按公式UF_SG＝UF_i×(SG_M－1)/(SG_i－1)校正）。通过问卷获取家庭自来水饮用比例（None/<25%/25–50%/50–75%/75–100%）、是否使用水过滤器及孕期含咖啡因茶饮摄入情况。统计分析采用Shapiro-Wilk检验正态性，Wilcoxon秩和检验比较组间差异，Spearman秩相关评估水—趾甲氟、水—校正尿氟的相关性并按自来水使用率及过滤分层；对数-对数线性回归计算氟加倍时生物标志物几何均数比(Geometric Mean Ratio, GMR)；敏感性分析剔除饮茶者重算相关；配对Wilcoxon检验比较产前与产后趾甲氟差异。最终分析集排除"none/hardly any"自来水使用者，n＝436（含水样），n＝389（含趾甲氟），n＝284（含尿氟）。

研究结果

Study Sample Characteristics

研究对象中位年龄31岁，多具大学及以上学历，约半数曾生育，吸烟率低。大多数报告自来水使用比例为"50–75%或75–100%"，约1/3使用水过滤器，趾甲组47%、尿氟组44%报告孕期饮茶。

Fluoride in Toenail, Urine and Residential Tap Water

自来水氟中位(IQR)为0.19(0.38) mg/L（范围0.02–8.23 mg/L），18%样本＞0.7 mg/L（USPHS推荐值）；趾甲氟中位2.60(1.71) μg/g（范围0.54–31.90 μg/g）；未校正尿氟中位0.34(0.45) mg/L，比密校正后尿氟中位0.39(0.38) mg/L。

Comparison of Fluoride Biomarkers and Fluoride in Tap Water by Percent of Residential Tap Water use and Filtration

47名提供过滤与未过滤双份水样者，过滤前后水氟无统计学显著差异（0.15 vs 0.20 mg/L, p＞0.05）。按自来水使用比例或是否过滤分组，各组间水氟、趾甲氟、尿氟分布无显著差异。

Relationships between Fluoride in Residential Tap Water, Toenail, and Urine Samples

自来水氟与趾甲氟呈中度正相关（Spearman rho＝0.31, p＜0.01），与比密校正尿氟呈弱但显著正相关（rho＝0.18, p＜0.01）。对数-对数回归显示水氟每加倍，趾甲氟几何均数增10.3%（GMR＝1.10, 95% CI: 1.07–1.14, p＜0.01），校正尿氟增10.2%（GMR＝1.10, 95% CI: 1.03–1.18, p＜0.01）；水氟解释趾甲氟变异的9.3%，解释校正尿氟变异的2.5%。水氟≥0.7 mg/L组趾甲氟（GMR＝1.37, 95% CI: 1.20–1.56）及校正尿氟（GMR＝1.74, 95% CI: 1.29–2.36）均显著高于＜0.7 mg/L组。按自来水使用分层：报告使用"50–75%, 75–100%"者水—趾甲氟rho＝0.31(p＜0.01)、水—校正尿氟rho＝0.21(p＝0.01)；低使用组相关性较弱。无家用过滤器者水—趾甲氟相关更强（rho＝0.34 vs 0.26有过滤器），过滤对水—尿氟相关影响甚微（0.18 vs 0.16）。

Sensitivity Analyses

排除饮茶者后，水—趾甲氟相关略降（rho＝0.25, p＜0.01），水—校正尿氟相关升高（rho＝0.34, p＜0.01），且在高自来水使用亚组中水—校正尿氟相关升至rho＝0.51(p＜0.01)。限有配对趾甲样本者(n＝171)，产前趾甲氟中位2.85(2.15) μg/g显著高于产后1.99(1.16) μg/g(p＜0.01)。

讨论与结论翻译

本研究在新英格兰农村使用私人未管制供水系统的妊娠人群中证实自来水氟与趾甲氟、尿氟均呈显著正相关，趾甲氟与水氟相关性强于尿氟（rho 0.31 vs 0.18），且水氟加倍时趾甲氟与校正尿氟几何均数增幅相近（约10%）。相关性在高比例使用家庭自来水且无过滤者中更强；排除饮茶者后尿氟—水氟相关明显升高而趾甲氟受影响较小，提示趾甲氟作为长期累积暴露指标较不受采样前短时高氟饮食（如茶）干扰。产前趾甲氟高于产后，需进一步探究妊娠期氟代谢变化对趾甲掺入的影响。局限性包括未校正趾甲生长速率/长度、单次点尿、未量化确切饮水量及其他膳食氟源（但该队列海产品摄入低）。结论：在使用私人水系统的美国妊娠队列中，饮用水氟浓度与尿氟及趾甲氟均呈正相关，趾甲氟与水氟相关性总体最强，趾甲氟有潜力作为评估妊娠期氟化物暴露的可靠长期生物标志物(Biomarker)。未来需在多样化妊娠人群尤其是未管制水系统及不同氟暴露水平地区验证此发现。