HEHA | 应用头发暴露组构建环境暴露与生殖健康的关系:一项全面综述和展望

北京大学王斌教授研究团队，联合复旦大学、浙江大学、中国环境科学研究院、昆明理工大学、北京大学第三医院、首都医科大学、烟台毓璜顶医院、华盛顿大学等国内外多学科研究团队，在Hygiene and Environmental Health Advances（HEHA）期刊发表题为“Applying hair exposome for linking environmental exposure to reproductive health: A comprehensive review and research perspective”的综述文章。较多证据已表明，多种环境暴露因素对生殖健康有重要影响。随着暴露组学研究的发展，将头发暴露组分析用于探讨环境因素与生殖健康结局的关系，具有明显的应用潜力。本综述概括了应用头发暴露组评估环境与生殖健康的最新研究进展及其优势，总结了头发中暴露生物标志物的可靠性，提出了使用头发暴露组进行生殖健康研究的一般框架。

图 1. 图文摘要

论文类型：综述

第一完成单位：北京大学

第一作者：任梦圆

通讯作者：王斌（北京大学）

期刊：Hygiene and Environmental Health Advances

论文信息： Ren M, Fang M, Liu J, Lu Q, Bao H, Zhuang L, Meng F, Pan B, Yan L, Li Z, Xu J, Han B, Bai Z, Tian C, Wang Y, Wang B*. Applying Hair Exposome for Linking Environmental Exposure to Reproductive Health: A Comprehensive Review and Research Perspective, Hygiene and Environmental Health Advances, 2024, 9, 100086. https://doi.org/10.1016/j.heha.2023.100086

全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2773049223000429

研究表明，环境及其与遗传因素的交互作用对人体健康有重要影响。然而，在现实世界中，多种环境因素之间存在相互作用，并且它们的暴露特征随时间动态变化，导致暴露情景非常复杂，这对评估环境因素对人体健康的影响带来较大挑战。暴露组学已经发展成为一种重要的研究方法，用于揭示影响疾病发生的重要环境因素，并预测它们对人体内源生物过程、表型和疾病的影响。选取适当生物标志物对于从暴露组的角度开展人体健康风险评估研究至关重要。头发样本已在众多研究中用于评估人体的暴露特征。迄今为止，头发样本中已检测到大量环境暴露物质，包括外部和内源性暴露，例如无机元素、药物、烟草和酒精标志物、酚类、农药、阻燃剂，以及其他有害污染物及其代谢物。对既往研究进行梳理总结后，发现头发样本中这些物质的浓度存在较大差异（见图1），例如，全氟/多氟烷烃类物质的浓度较低，而部分金属元素的浓度较高。

图1. 人体头发样本中检测到的各种环境物质的典型浓度

头发样本可以无创采集，能够对参与者带来最小化的身体伤害，有利于招募目标研究人群进入研究。同样，头发样本相对稳定的生长速率使其能够表征人体的长期暴露情况，甚至用于追溯过去一段时间的暴露历史。因此，头发样本可以作为评价人体暴露特征的重要生物样本，应用于整个孕期的健康风险评价（图2）。

图2. 应用头发标本研究女性从孕前到产后的环境暴露与生殖健康的关系。假定母体头发的生长速率为1厘米/月。

尽管已有少数化合物（如药物、皮质醇和汞元素）建立了基于头发样本的分析框架，但仍缺乏一个用于研究多种环境暴露对生殖健康影响的头发暴露组的通用标准分析框架。如图3所示，我们试图提出一个可用于探索头发暴露组和人类生殖健康之间的标准化研究框架，包括研究假设、样品采集、样品前处理、生物标志物数据库、测定数据整合以及数据分析。

图3. 基于头发暴露组开展环境与生殖健康研究的框架

总而言之，头发暴露组在人体健康风险评估领域具有较大潜力。头发收集过程的非侵入性特点对于大型前瞻性流行病学项目开展具有独特优势，尤其可利用头发确定敏感暴露时间窗口，对于确定重要防控时机极为重要。未来，仍需要完善基于头发暴露组建立标准化分析框架，并且建立用于生殖健康风险评估的暴露浓度参考值。随着高分辨率质谱仪的快速应用和高维数据统计分析方法的发展，我们相信头发暴露组将迎来蓬勃发展，并成为人类生殖健康评估中的重要方法之一。

作者简介

第一作者：

任梦圆，北京大学公共卫生学院生育健康研究所博士研究生。主要研究方向为混合环境污染暴露的人体生殖健康风险评价，擅长基于组学数据构建生殖健康风险评价及预测模型。迄今以第一作者在The Innovation、Environment International、Science of the Total Environment、Hygiene and Environmental Health Advances期刊发表SCI论文5篇，合作发表SCI论文17篇。参与国家自然科学基金面上项目、国家科技部重点研发计划、国家科技部政府间国际科技创新合作项目共5项。

通讯作者：

王斌，研究员，博士生导师。主要研究方向：“环境与生殖健康”和“暴露组学”。采用多学科研究方法，揭示区域环境污染暴露对人群生育健康和慢性病的影响及生物学通路，构建人群健康风险评价和预测的机器学习模型，尤其获取了预测区域水平上人群典型环境污染物内暴露水平的关键参数，量化了典型污染区域的人群污染暴露与不良生育健康结局的关联强度。主持国家自然科学基金3项，作为骨干/子课题负责人参与国家重点研发计划3项。以第一或通讯作者在Environmental Health Perspectives、Environmental Science & Technology、Environmental Science & Technology Letters、The Innovation等国际权威期刊发表英文论文共50余篇（他引5400余次，H-index=40），参与多个国内外知名期刊的编委工作（Environment International、The Innovation、Eco-Environmental Health、Environment and Health、China CDC Weekly和《环境卫生学杂志》），获得北京预防医学学会科技奖（二等奖）、华夏医学科技奖（三等奖）和“全国科技系统抗击新冠肺炎疫情先进个人” 的表彰。

供稿 | 王斌教授团队（北京大学）

审核 | ExposomeX团队