NHANES环境暴露研究三剑客 | 第三剑：中介效应分析

苏州市苏州高新区人民医院心内科张伟国团队在BMC Public Health 上发表题为“Serum 25-hydroxyvitamin D mediates the association between heavy metal exposure and cardiovascular disease”的研究论文。该研究利用中介效应分析(Mediating Effect Analysis)来评估重金属暴露与心血管疾病(CVD: cardio vascular disease)之间是否存在中介作用，以及中介效应具体由某个生物标志物介导。

先前的研究已经揭示了重金属暴露给人类健康带来的广泛危害，显著提高了多种疾病的风险。尽管如此，现有的研究倾向于直接探究重金属暴露与疾病之间的联系，往往忽略了一个关键环节——重金属是如何通过影响特定的生物标志物进而引起疾病的。针对这一问题，中介效应分析（Mediating Effect Analysis）提供了一种切实可行的研究方法。通过应用中介效应分析，我们能够识别出介于重金属暴露与心血管疾病风险之间的中介生物标志物。此外，这种方法还能促使我们提出额外的医疗干预措施，如针对这些中介生物标志物进行干预，从而降低心血管疾病的发病率。这些发现为公共卫生政策提供了基于证据的建议，有助于制定更有效的健康干预策略。

杂志：BMC Public Health

影响因子：3.37

中科院分区：公共卫生、环境卫生与职业卫生(2区)，医学（2区）

接收日期：2024年1月

背景：中介分析旨在确定中间变量如何影响疾病暴露。在这项研究中，评估了25-羟基维生素D(25(OH)D)在调节重金属暴露和心血管疾病(CVD)中的作用。

方法：研究对象为2011-2018年全国健康与营养调查(NHANES)的9377名受试者。首先，采用限制性立方样条和多变量Logistic回归模型估计重金属暴露(镉、铅、汞、锰、硒)和血清25(OH)D与心血管疾病的关系。其次，运用广义线性回归模型和光滑函数广义加性模型，研究了重金属暴露与血清25(OH)D的相关性。最后，探讨了血清25(OH)D在重金属暴露与心血管疾病关系中的中介作用。

结果：RCS图显示镉、铅与CVD呈正相关和线性相关，汞、锰与CVD呈负相关和线性相关。此外，硒和25(OH)D与心血管疾病之间存在大致的L和U型关系。调整潜在混杂因素后，血清25(OH)D与镉、铅、锰呈负相关，与硒呈正相关。锰暴露与心血管疾病之间存在中介作用，其中介作用由25(OH)D介导。

结论：经中介分析，25(OH)D增加锰暴露与心血管疾病发病的负相关，增加膳食维生素D摄入量可增强锰摄入量对心血管疾病的保护作用。

Table 1

我们的研究共涉及9377名参与者。表1列出了加权的人口学和医学特征。研究人群中发现9.6%的人患有心血管疾病。按25(OH)D四分位数分组时，受试者在年龄、性别、不同民族构成、UA、家族PIR、吸烟、饮酒、高血压并发症、体重指数、甘油三酯、婚姻状况、Mn、平均能量摄入量、Hb、文化程度、尿素、Hg、Scr（serum creatinine）、胆固醇、HDL-C和Se等方面存在显著差异。

Figure 3 And Table 2

RCS曲线图如图3所示，代表镉、铅与心血管病的发生率呈正相关和线性相关(图3A、3B）P>0.05)。此外，汞、锰和心血管疾病之间存在着负相关和线性相关（图3C、3D，p for nonlinearity >0.05）。硒和25(OH)D与心血管疾病的关系大致呈L和U型（图3E、3F）。

此外，表2列出了重金属和血清25(OH)D与心血管疾病患病率之间关系的多变量Logistic回归分析结果。

Figure 4 And Table 3

重金属含量与25(OH)D水平的多元广义线性回归系数如表3所示。重金属水平与25(OH)D水平之间存在一致的关联。（图4A、4B、4D和4E)。然而，25(OH)D水平与汞之间的关系却是先升后降(图4C)。

Figure 5

我们进行了中介分析，以评估重金属暴露与心血管疾病之间的关联是否由25(OH)D介导。在镉、铅、汞以及硒暴露与心血管疾病之间的关联中，25(OH)D没有中介作用(图5A、5B、5C、5E)。间接效应(IE)：β=−0.0003；总效应(TE)：β=−0.0046；P<0.001；直接效应(DE)：β=−0.0043；P<0.001。图5D)。

研究设计：横断面研究

自变量：血清重金属以及血清25(OH)D

因变量：心血管疾病(CVD: cardio vascular disease)

协变量：详见Table 1

统计方法：（贝叶斯核函数回归部分）

分别评价重金属暴露对CVD的间接效应(IE)和直接效应(DE)。自变量为重金属暴露(X)，结局变量为CVD(Y)，中介变量为25(OH)D(M)水平。进行了中介分析，以确定血清25(OH)D水平是否介导了重金属暴露与心血管疾病之间的联系。

TE测量表明，CVD受重金属暴露的影响。IE是指重金属暴露通过25(OH)D水平对CVD的影响。DE代表控制25(OH)D时重金属暴露对CVD的影响。为了反映25(OH)D的调节比例，并且计算了IE在TE中的比例。

中介效应的分析可促进我们识别在重金属暴露与人类疾病风险之间作用的中介生物标志物。从另一角度考虑，这意味着通过对这些生物标志物的干预，我们有潜力减缓重金属暴露对人体健康的负面影响。举例来说，本研究中，作者指出25(OH)D作为一种中介生物标志物，介于重金属暴露与心血管疾病风险之间。因此，为暴露于高风险重金属环境的人群补充25(OH)D，可能降低他们发展心血管疾病的概率。

PMID：38383352

参考文献：Lu Y, Lu L, Zhang G, Zhang W, Cheng Y, Tong M. Serum 25-hydroxyvitamin D mediates the association between heavy metal exposure and cardiovascular disease. BMC Public Health. 2024 Feb 21;24(1):542. doi: 10.1186/s12889-024-18058-z. PMID: 38383352; PMCID: PMC10882793.