研究背景:微量元素广泛存在于日常生活及自然环境中,参与构成机体的稳态,在内分泌、生殖发育、能量代谢等方面发挥重要作用,微量元素异常(过多或过少)、有毒微量重(类)金属均与高血压、糖尿病、高血脂等代谢疾病有关。多研究表明,可采用尿液、血液、毛发等生物样本中微量元素的含量反应人体微量元素的暴露特征。经饮用水及膳食是微量元素的主要暴露途径,膳食暴露评估也是目前评价微量元素与人群健康关系的重要手段。然而,目前的微量元素健康风险评估多限于内暴露或膳食暴露的单独评估,膳食暴露与内暴露关联的研究则比较少见。因此,在代谢疾病相关微量元素筛选的基础上,构建微量元素从初级农产品经膳食途径暴露于人体的系统评估体系策略,对膳食暴露与内暴露之间关联进行分析,可为微量元素健康效应研究提供循证依据,也可为微量元素膳食暴露评估提供新思路及实践依据。研究目的:选择江苏省中部某非职业暴露社区开展环境流行病学研究,探讨多种常见微量元素人群内暴露特征及食物中暴露水平;筛选出与高血压、糖尿病及高血脂三类代谢疾病有关的关键元素;对筛选出的元素进行膳食暴露量评估,分析膳食暴露对内暴露的影响,进而分析出更易关键元素内暴露增加的膳食倾向和食物种类。为阐明常见微量元素健康危害、探讨膳食暴露与内暴露之间关系及探索危险性膳食倾向提供理论依据与实践依据,为预防人群常见慢性病的发生提供健康建议。研究方法:本研究遵循整群抽样原则,选取江苏中部某非职业暴露普通社区人群3162人,开展流行病调查及膳食调查,收集尿液样本及研究地区饮用水和主要7种食物样本(大米、蔬菜、水果、豆制品、肉类、鱼类、蛋类)。综合运用微波消解法及电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)检测,分别检测以上样本18种常见微量元素(Li、B、Al、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Mo、Cd、Cs、Ba、Tl及Pb)含量;根据流行病调查结果,选择高血压、糖尿病及高血脂三类代谢疾病形成健康病例对照,采用Logistic回归筛选可引起三类疾病患病风险增加的元素;结合研究人群膳食调查,对筛选元素膳食暴露量进行评估,采用主成分分析法对膳食模型进行分型,进而采用多元线性回归分析各膳食模式下,膳食暴露量与内暴露之间关联,分析出更易引起内暴露增加的膳食模式及食物种类。结果:1.人群尿液及主要食物中微量元素的暴露特征研究人群尿液中18种微量元素均有检出,含量水平高低依次为B>Ti>Zn>Mo>Al>Li>Pb>As>Cu>Cr>Ba>Cs>Mn>Ni>Cd>V>Co>Tl,经正态转换后,多元素含量间存在显著相关,性别与年龄为微量元素内暴露的影响因素;饮用水及食物样本中各元素均有检出,Mn、Cu、Zn及Al在各类样本中检出值均较高,而Tl、Cd、Ti、B、Li检出值均较低。此外,水中各元素浓度含量均低于其他食物,鱼类中Cr、肉类中Li与Cs、蔬菜中B、大米中Cu、Zn、As、Mo及Cd、豆制品中Al、Ti、V、Mn、Co、Ni及Ba显高于其他食物。2.代谢疾病相关微量元素的筛选性别、年龄、BMI、家庭年收入及遗传家族史均为高血压、糖尿病及高血脂影响因素。Li、Tl内暴露增加可引起高血压、糖尿病及高血脂患病风险增加,Al内暴露增加可引起新发高血压及新发糖尿病患病风险增加,B、As内暴露增加可引起总糖尿病及新发糖尿病患病风险增加,Cu、Zn、Mn内暴露增加则分别可引起新发高血压、总糖尿病及新发糖尿病患病风险增加。以上筛选元素相互校正结果显示,Tl与高血压、高血脂患病风险关联强于Li,与新发高血压患病风险有关元素的关联强弱依次为Tl>Cu>Al/Li,与总糖尿病患病风险有关元素的关联强弱依次为Tl>Li>As/Zn>B,与新发糖尿病患病风险有关元素的关联强弱依次为Li>Tl/As>Mn/Al>B。3.筛选元素膳食暴露评估及内外暴露关系分析筛选元素经膳食途径摄入量高低依次为Mn>Cu>Zn>Al>As>Ni>B>Li>Tl;其中Li、B的主要食物来源为蔬菜,Al的主要食物来源为蔬菜及肉类,Mn、Ni的主要食物来源分别为肉类、蔬菜及主食,Cu、Zn、As的主要食物来源分别为蔬菜及主食,而Tl的膳食暴露来源则主要为肉类;研究人群膳食暴露经主成分分析可分为以鱼类、蛋类及水果为主的PCA1模式,以蔬菜类、豆制品及肉类为主的PCA2模式及以主食与饮用水为主的PCA3模式。总人群经饮用水暴露的Al、Cu、Zn、As及Tl可分别引起对应元素内暴露量增加0.121%、0.087%、0.252%、0.075%及0.024%,经蔬菜摄入的Mn可引起Mn内暴露值增加0.512%;而PCA1人群,经饮用水暴露的Al、As及Tl可引起内暴露量分别增加0.254%、0.108%和0.050%,经鱼类摄入的As则分别引起内暴露量增加0.169%;PCA2模式下,经总膳食途径暴露Al量增加,尿液中Al含量增加1.70%。经蔬菜摄入的Li、Al、Mn、Cu及Tl可引起内暴露增加1.895%、2.202%、0.662%及0.437%。经饮用水暴露的Zn及As可引起对应元素内暴露值分别增加0.71%、0.138%;PCA3模式下,经饮用水摄入的Cu量可引起Cu内暴露量增加0.137%。结论:Li、Tl内暴露增加可引起高血压、糖尿病及高血脂患病风险增加,Al内暴露增加可引起新发高血压及新发糖尿病患病风险增加,B、As内暴露增加可引起总糖尿病及新发糖尿病患病风险增加,Cu、Zn、Mn内暴露增加则分别可引起新发高血压、总糖尿病及新发糖尿病患病风险增加。经饮用水摄入的Al、Cu、Zn、As、Tl及经蔬菜摄入的Mn可分别引起对应内暴露量增加,以鱼类为主和以蔬菜为主的膳食模式则可增强Li、Al、Mn、Cu、As及Tl内暴露增加趋势。