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目的:职业性金属锰过度暴露是全世界锰相关产业人群面临的一大健康问题,筛选建立锰的暴露生物标志物,有助于评估和监测体内锰含量情况。本研究旨在从职业锰暴露工人的空气锰暴露水平和外周血成分中的锰水平,对锰暴露工人的锰暴露情况进行分析,寻找外周血成分中最佳的锰暴露生物标志物。方法:(1)本研究是基于锰铁合金冶炼厂锰暴露工人健康队列后续随访的横断面研究。以2017年随访的810名和2018年随访的631名职业锰暴露工人为研究对象,使用标准化和结构化问卷收集基本信息,包括一般人口学资料、生活方式、饮食习惯、服药史以及详细的职业暴露史。(2)采用ICP-MS(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer,电感耦合等离子体质谱仪)测定810名职业锰暴露工人MnC(Blood Cell Manganese,血细胞锰)、FeC(Blood Cell Ferrum,血细胞铁)、MnP(Plasma Manganese,血浆锰)和631工人的MnB(Whole Blood Manganese,全血锰),并计算eMIR(The Mn/Fe Ratio of Blood Cell,血细胞锰/铁浓度比值)。(3)采用个体采样器采集锰铁合金冶炼厂全部工种的工作场所空气中呼吸性粉尘样本,使用ICP-MS检测重金属锰浓度。并根据结构化问卷收集的工人详细职业暴露史,计算每一位工人Mn-TWA(Mn-Time Weighted Average,锰时间加权平均容许浓度)和Mn-CEI(Mn-Cumulative Exposure Index,锰-累积暴露指数)。运用RCS(Restrictive Cubic Spline Regression Models,限制性立方样条回归模型)和分段线性回归模型探索职业锰暴露工人内暴露锰和外暴露锰水平的剂量反应关系,寻找外周血成分中最佳的锰暴露生物标志物。结果:(1)2017年随访的810名职业锰暴露工人的Mn-TWA2017中位数及P25-P75浓度为0.06(0.03-0.10)mg/m~3;Mn-CEI2017中位数及P25-P75浓度为1.35(0.56-2.77)mg/m~3。2018年随访的631名职业锰暴露工人的外暴露锰Mn-TWA2018中位数及P25-P75浓度为0.08(0.03-0.11)mg/m~3,Mn-CEI2018中位数及P25-P75浓度为1.53(0.69-2.97)mg/m~3。男、女性外暴露锰Mn-TWA、Mn-CEI均无差别(P>0.05)。内暴露锰MnB的中位数浓度为18.67μg/L,男、女性分别为18.01、20.56μg/L。MnC中位数浓度为30.70μg/L,男、女性分别为28.41、36.31μg/L。男性MnB、MnC低于女性(P<0.01)。MnP的中位数浓度为1.36μg/L,男、女性分别为1.40、1.26μg/L,男性高于女性(P<0.01)。(2)MnC、eMIR和Mn-TWA2017相关性最强,相关系数分别为0.21、0.20(P<0.05)。MnC、eMIR和Mn-CEI2017相关性均为0.15(P0.05)。MnB与Mn-TWA2018、Mn-CEI2018的相关系数均为0.12(P<0.05)。(3)研究结果显示职业锰暴露工人MnP与Mn-TWA、Mn-CEI之间不存在剂量反应关系(Mn-TWA:P总体=0.583;Mn-CEI:P总体=0.283),结果在男性(Mn-TWA:P总体=0.895;Mn-CEI:P总体=0.620)、女性(Mn-TWA:P总体=0.108;Mn-CEI:P总体=0.165)工人中一致。分段线性回归模型结果显示女性工人中,Mn-CEI<2.07mg/m~3,即小于P65的浓度,MnP与Mn-CEI存在线性正相关关系。回归系数为0.22,95%CI(0.07,0.37)。而在男性工人中,没有发现Mn-TWA、Mn-CEI存在与MnP呈线性关系的浓度区间。(4)RCS模型结果显示男性工人MnB与Mn-TWA、Mn-CEI之间存在线性剂量反应关系(Mn-TWA:P总体=0.019,P非线性=0.777;Mn-CEI:P总体=0.043,P非线性=0.879),女性工人MnB与Mn-TWA(P总体=0.548)、Mn-CEI(P总体=0.072)之间不存在剂量反应关系。根据吸烟、饮酒、BMI(Body Mass Index,身体质量指数)、高血压、工龄中位数、值夜班、两周内服药和高动物性脂肪摄入情况进行分层。仅在饮酒组(P总体=0.004)、BMI0.05)。MnB与Mn-CEI之间剂量反应关系仅在饮酒组(P总体=0.013)、BMI0.05)。(5)分段线性回归模型结果发现Mn-TWA0.05mg/m~3,即大于P45的浓度,男性MnB与Mn-TWA呈线性正相关关系,回归系数为0.19,95%CI(0.01,0.38)。没有发现工人Mn-CEI存在与MnB呈线性关系的浓度区间。(6)RCS模型结果显示总人群MnC与Mn-TWA、Mn-CEI之间存在明显的非线性剂量反应关系,男、女性工人均发现一致的非线性剂量反应关系(P总体<0.001,P非线性<0.001)。根据吸烟、饮酒、BMI、高血压、工龄中位数、值夜班、两周内服药和高动物性脂肪摄入情况进行分层,结果显示高血压组(P总=0.439)、高动物性脂肪摄入量较高(P总=0.386)的两个组别,MnC与Mn-CEI之间不存在剂量反应关系。其余组别MnC与Mn-TWA、MMn-CEI之间均呈良好的非线性剂量反应关系(P总体<0.05,P非线性<0.05)。(7)MnC与Mn-TWA的分段线性回归模型筛选出两个Mn-TWA浓度断点,在两个断点的前后拟合出三段线性回归模型。Mn-TWA1.36mg/m~3,MnC与Mn-TWA呈线性负相关关系,回归系数为-0.82,95%CI(-1.25,-0.39)。性别分层中,男性中发现一致结果。在Mn-TWA1.50mg/m~3,即大于P95的浓度,男性MnC与Mn-TWA呈线性负相关关系,回归系数为-0.67,95%CI(-1.27,-0.07)。女性工人在Mn-TWA浓度断点0.76mg/m~3前后,即P95的浓度,MnC与Mn-TWA分别呈线性正相关和线性负相关关系。回归系数分别为0.84,95%CI(0.07,1.62);-1.14,95%CI(-1.81,-0.47)。(8)MnC与Mn-CEI的分段线性回归模型筛选出一个Mn-CEI浓度断点,Mn-CEI2.12mg/m~3,Mn-CEI与MnC之间不存在相关关系。性别分层中男性发现一致结果,Mn-CEI10.25mg/m~3,即大于P95的浓度,MnC与Mn-CEI之间存在线性负相关关系,回归系数为-0.02,95%CI(-0.04,-0.003)。(9)RCS模型结果显示总人群eMIR与Mn-TWA、Mn-CEI存在明显非线性剂量反应关系,男性工人Mn-TWA、Mn-CEI中均发现一致结果(P总体<0.001,P非线性<0.001)。女性仅在Mn-CEI中发现一致的非线性剂量反应关系(P总体<0.001,P非线性<0.001),而Mn-TWA与eMIR之间不存在剂量反应关系(P总体=0.062)。根据吸烟、饮酒、BMI、高血压、工龄中位数、值夜班、两周内服药和高动物性脂肪摄入情况进行分层,结果显示高血压组(P总体=0.154)和高动物性脂肪摄入量较高(P总体=0.067)的两个组别中,eMIR与与Mn-TWA之间不存在剂量反应关系,其余组别eMIR与Mn-TWA之间均呈良好的剂量反应关系(P总体<0.05)。吸烟组(P总体=0.090)、BMI<24组(P总体=0.063)、高血压组(P总体=0.756)、工龄低于中位数组(P总体=0.067)和高动物性脂肪摄入量较高(P总体=0.067)五个组别中eMIR与Mn-CEI之间不存在剂量反应关系,其余组别eMIR与Mn-CEI之间均呈良好的剂量反应关系(P总体<0.05)。(10)eMIR与Mn-TWA的分段线性回归模型筛选出一个Mn-TWA浓度断点。Mn-TWA0.08mg/m~3,男性Mn-TWA与eMIR之间不存在相关关系。女性工人在Mn-TWA浓度断点0.75mg/m~3前后,即P95的浓度,Mn-TWA与eMIR分别呈线性正相关和线性负相关关系,回归系数分别为0.82,95%CI(0.002,1.63),-1.11,95%CI(-1.82,-0.40)。(11)eMIR与Mn-CEI的分段线性回归模型筛选出一个Mn-CEI浓度断点。Mn-CEI<1.68mg/m~3,即小于P60的浓度,男性eMIR与Mn-CEI之间存在线性正相关关系,回归系数为0.17,95%CI(0.05,0.29)。而女性Mn-CEI10.34mg/m~3,即大于P95的浓度时,存在线性负相关关系,回归系数为-0.02,95%CI(-0.04,-0.002)。结论:(1)MnP与Mn-TWA、Mn-CEI之间不存在剂量反应关系,表明MnP并不适合作为锰暴露生物标志物。(2)MnB与Mn-TWA之间的剂量反应关系仅在男性中存在,且在Mn-TWA达到一定浓度后,MnB与Mn-TWA之间的正相关联系才体现。而Mn-CEI没有发现存在与MnB呈线性关系的浓度区间,表明MnB不适合作为锰暴露生物标志物。(3)Mn-TWA与MnC存在稳定良好的剂量反应关系,且线性正相关的浓度范围包含在研究人群Mn-TWA的P75浓度范围内。此外,男性Mn-CEI与MnC在研究人群Mn-CEI的P65浓度范围内存在良好线性正相关。表明MnC可以作为良好的锰暴露生物标志物。(4)Mn-TWA与eMIR的线性正相关的浓度范围包含在研究人群Mn-TWA的P60浓度范围内。但Mn-TWA与eMIR的剂量反应关系仅在男性中存在。此外,Mn-CEI与eMIR的剂量反应关系在各分层组别中一致性不如MnC与Mn-CEI的剂量反应关系稳定,且Mn-CEI与eMIR的线性正相关关系仅在男性中存在。研究表明eMIR作为锰暴露生物标志物的稳定性不如MnC。