在許多人類工業(yè)活動中，有機物的不完全燃燒會產(chǎn)生多環(huán)芳烴（PAH），PAH 可以被認(rèn)為是更大范圍污染物暴露的生物標(biāo)志物。雖然血液和尿液一直是用于評估不同污染物暴露的首選基質(zhì)，但是在過去十年中，人們對頭發(fā)的興趣日益增加。一項殺蟲劑及其代謝物的濃度與暴露水平相關(guān)性的研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)的暴露量與頭發(fā)的相關(guān)性高于尿液和血液。

根據(jù)空氣質(zhì)量指數(shù)差異，保定的環(huán)境污染程度高于大連。收集來自保定和大連共204 位（各102 位）健康女性志愿者的頭發(fā)樣本，對其進(jìn)行15 個親本PAH 和56 個PAH 單羥基代謝物的檢測分析。同時單獨檢測了尼古丁和可替寧在毛發(fā)中的暴露量。研究比較了兩個城市志愿者頭發(fā)樣本中PAH的暴露量，探討毛發(fā)中的PAH暴露量值是否適合用于不同環(huán)境污染程度的比較。

一、材料和方法（詳細(xì)方法請參考原文）

二、結(jié)果與討論

1.尼古丁和可替寧的濃度：分析頭發(fā)中吸煙或被動吸煙暴露量的生物標(biāo)志物——尼古丁和可替寧，二者是典型的PAH暴露源。保定和大連所收集的女性志愿者頭發(fā)樣本中分別有100%和96%檢測到了尼古丁和可替寧。保定尼古丁濃度范圍為0.03 ～13.8 ng/mg，中位數(shù)是0.35 ng/mg，大連為0.04 ～44.1 ng/mg和0.48 ng/mg。保定的可替寧濃度范圍從＜0.04 到1 189 pg/mg，中位數(shù)為6.66 pg/mg；大連從＜0.04到2 025 pg/mg，中位數(shù)為5.96 pg/mg。因為尼古丁和可替寧的濃度在兩個城市之間都沒有表現(xiàn)出顯著性差異，所以在該研究中，煙草煙霧應(yīng)該不會引起保定與大連之間PAH暴露量的偏差。

2.PAH和PAH代謝物的檢測和濃度：分析的15個親本PAH 中，有8 個在所有樣本中都被檢測到，有3 個在90%以上的樣本中被檢測到，有2 個在80%以上的樣本中被檢測到。二苯并[a，h]蒽的陽性檢出率最低，為23.5%。分析的56個PAH代謝物中，有7個是在所有樣本中均檢測到的，有4個是在98%以上的樣本中檢測到，有1個是在95%以上的樣本中檢測到，另外1 個在85%以上的樣本中檢測到，有4 個在15%以上的樣本中檢測到，其余的檢出率均＜10%。10-羥基苯并[a]蒽、（1-羥基，2-羥基，3-羥基，4-羥基，5-羥基，6-羥基，8-羥基，10-羥基，11-羥基，12-羥基）苯并[a]芘、（2-羥基，10-羥基，11-羥基）苯并[b]熒蒽、3-羥基苯并[k]熒蒽、2-羥基吲哚[1，2，3-c，d]二烯和3-羥基二苯并[a，h]蒽均未檢測到。

對于親本PAH，在保定和大連的頭發(fā)樣本中觀察到菲的中位數(shù)濃度最高，接下來依次是熒蒽＞芘＞芴。然而，保定樣本中熒蒽的中位數(shù)濃度幾乎是芘和芴的兩倍，而大連這三種化合物的濃度比較接近。對于在78%以上個體中檢測到的PAH代謝物，兩城市女性頭發(fā)中濃度最高的是9-羥基芴，其次是2-羥基萘和1-羥基蒽。每個親本PAH的濃度總是遠(yuǎn)高于其相應(yīng)的代謝物。

菲是保定（中位數(shù)= 160 pg/mg）和大連（中位數(shù)=86.6 pg/mg）女性頭發(fā)樣本中的主要PAH。熒蒽是被檢出的第二主要PAH。保定的熒蒽中位數(shù)濃度為43.2 pg/mg，是大連（16.4 pg/mg）的兩倍以上。另外，保定和大連志愿者頭發(fā)樣本中芘的中位數(shù)濃度分別為27.5 pg/mg和15.3 pg/mg。

關(guān)于5 環(huán)PAH，B[a]P 因其公認(rèn)的致癌特性，通常被視為參照化合物。保定女性頭發(fā)中B[a]P 的中位數(shù)濃度為0.67 pg/mg，幾乎是大連女性（0.24 pg/mg）的3 倍，表明其暴露更高。然而，這兩地均高于廣州市（0.13 pg/mg）。日本的一項報道顯示，在非吸煙者頭發(fā)中沒有檢測到B[a]P，而在吸煙者頭發(fā)中平均濃度為48.4 pg/mg，與其他研究相比，后者的數(shù)值相當(dāng)高。

該研究是第一個對頭發(fā)中的親本PAH（n=15）及代謝物（n=56）同時進(jìn)行研究的項目。相比尿樣分析，頭發(fā)分析不僅可以提供與頭發(fā)樣本長度相對應(yīng)時期內(nèi)的平均暴露水平的綜合信息，還能夠同時提供親本PAH及其代謝物的檢測量。

3.年齡和身體質(zhì)量指數(shù)（BMI）的影響：保定組，只有尼古丁、可替寧和1+7-羥基苯并[b]熒蒽隨著BMI的增加而顯著增加（P值分別為0.019、0.010和0.047）。而1+7-羥基苯并[b]熒蒽的意義僅僅是基于4 個檢測值，且P 值接近5%。因此，1+7-羥基苯并[b]熒蒽與BMI之間無關(guān)聯(lián)性假設(shè)。大連組，BMI 對頭發(fā)中生物標(biāo)志物的濃度沒有顯著性影響。

保定組年齡對PAHs 沒有顯著性影響。大連組僅觀察到茚并（1，2，3-cd）芘與年齡之間存在顯著性關(guān)聯(lián)（P=0.023）。

頭發(fā)中的污染物濃度被認(rèn)為可以代表體負(fù)荷。而該研究缺乏頭發(fā)中大多數(shù)生物標(biāo)志物的濃度與志愿者年齡和BMI 之間的關(guān)聯(lián)，表明PAH 不會在身體內(nèi)蓄積。國外一些相關(guān)研究的結(jié)果與該研究中所提出的因BMI或年齡導(dǎo)致的PAH生物蓄積有限或相關(guān)性的缺乏的結(jié)果也是一致的。

4.保定與大連志愿者頭發(fā)樣本數(shù)據(jù)的比較：在保定組中，15 個親本PAH 中有14 個顯示其濃度明顯高于大連組（Peto-Prentice 評分測試；P值從 ＜ 0.000 1 到0.009）。當(dāng)根據(jù)尼古丁與年齡分組或尼古丁與連續(xù)年齡對模型進(jìn)行調(diào)整時，兩個城市之間的差異仍然很大。對于親本PAH來說，保定組中大多數(shù)化合物的中位數(shù)濃度是大連組的1.5 ～2.8倍。

保定組中的15 種代謝物濃度明顯高于大連組（Peto-Prentice 評分測試；P值從 ＜ 0.000 1 到0.005 5）。對于兩個城市之間濃度明顯不同并且已在半數(shù)以上個體中檢測到的PAH 代謝物來說，保定組的中位數(shù)濃度是大連的1.1 ～2.3倍。

另外有結(jié)果表明，除了尼古丁、可替寧和1-羥基蒽之外，大連組與保定組中大多數(shù)生物標(biāo)志物的濃度也都具有明顯差異，可以很好地區(qū)分兩組志愿者。

該研究結(jié)果清晰的展示出保定與大連之間PAH暴露的差異。31個生物標(biāo)志物中，有29個被證實陽性檢出率超過15%，且在保定組女性頭發(fā)中的濃度明顯高于大連組。頭發(fā)中生物標(biāo)志物的濃度與暴露水平具有顯著相關(guān)性，暴露水平加倍大致與頭發(fā)中生物標(biāo)志物的濃度加倍有關(guān)。研究還表明，頭發(fā)中熒蒽和B[a]P 的中位數(shù)濃度在兩個城市之間的差異最大（保定/大連，分別為2.62 和2.79）。說明頭發(fā)取樣前的最后12個月，保定組的熒蒽和B[a]P 平均暴露水平是大連組的2.5 ～3倍。

5.化學(xué)物質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)：分析兩城市數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，污染物與污染物分組之間呈高度正相關(guān)。菲、芘在內(nèi)的13種污染物在組內(nèi)和組間都具有很高的正相關(guān)性，并且對PCA 的第一因素的貢獻(xiàn)也最大（P[1]荷載量＞0.2）。相反，幾種生物標(biāo)志物僅僅顯示出與其他生物標(biāo)志物較低的關(guān)聯(lián)度，以1-羥基蒽的例子最為極端，其與所有其他生物標(biāo)志物的關(guān)聯(lián)程度最低。

這兩個城市化學(xué)物質(zhì)之間關(guān)聯(lián)性的研究顯示，所有具有足夠陽性檢測數(shù)的目標(biāo)化合物均與其他幾種目標(biāo)化合物有明顯的關(guān)聯(lián)。整體的視覺觀察表明，這兩個城市的模式相類似。例如，在保定和大連，大多數(shù)的親本PAH，從菲到分子量較高的化合物（茚并[1，2，3-c，d]芘）彼此之間都相互關(guān)聯(lián)。同樣，兩個城市中的4種菲代謝物（1-，2-，3-和4-羥基菲）彼此之間及與2-和3-羥基芴之間，以及在較小程度上與一些親本PAH之間都具有相互關(guān)聯(lián)性。然而，沒有目標(biāo)化合物表現(xiàn)出與所有其他化合物的高度關(guān)聯(lián)，并且許多生物標(biāo)志物之間的關(guān)聯(lián)性也很弱。

同時，一些化合物根據(jù)位點表現(xiàn)出不同的共關(guān)聯(lián)行為。例如，盡管兩個城市志愿者頭發(fā)中熒蒽和芴的濃度具有明顯的關(guān)聯(lián)，但是大連組的關(guān)聯(lián)性遠(yuǎn)高于保定。相反，蒽和苯并-g，h，i-亞乙烯的濃度顯示保定組的關(guān)聯(lián)性高于大連。同樣，保定組的1-羥基芘和熒蒽的關(guān)聯(lián)性也更高于大連組。

6.多殘留生物監(jiān)測的相關(guān)性：因為明顯的分析限制，通常使用數(shù)量有限的尿液生物標(biāo)志物甚至是單一的代謝物來進(jìn)行總PAH暴露的評估，1-羥基芘是評估PAH暴露或研究暴露相關(guān)效應(yīng)的最受歡迎的替代品。然而，這種“替代方法”已經(jīng)受質(zhì)疑，一些研究表明，尿液的1-羥基芘與空氣中的芘濃度有關(guān)，但是與B[a]P的濃度無關(guān)，或者顯示1-羥基芘與芘的攝入劑量無關(guān)。目前的研究結(jié)果表明，雖然發(fā)現(xiàn)了幾種化學(xué)物質(zhì)之間的相互關(guān)聯(lián)，但該研究中檢測的生物標(biāo)志物，無論是親本PAH還是代謝物，都不能代表本研究人群中的所有這些化合物。例如，盡管1-羥基芘與4-5 環(huán)親本PAH在保定具有很好的關(guān)聯(lián)，但是其在大連的關(guān)聯(lián)性較低，1-羥基芘與B[a]P的τkendall僅為0.09。在這兩個城市，1-羥基芘與3環(huán)PAH的關(guān)聯(lián)性較低。

有趣的是，保定和大連的菲水平都是最高的。結(jié)果證實，盡管兩個城市中的親本PAH及其1-羥基、2-羥基、3-羥基和4-羥基代謝物彼此之間具有高度的關(guān)聯(lián)性，但意外的是，9-羥基菲與親本及其他代謝物的關(guān)聯(lián)都很低。然而，在兩個城市中，9-羥基菲是菲的主要代謝物（在頭發(fā)中的濃度最高），這可能是將其作為菲暴露的生物標(biāo)志物的首要動因。這個結(jié)果表明，9-羥基菲實際上可能與菲的其他代謝物及菲本身所示的暴露源/途徑不同。因此，該研究支持使用多殘留物檢測方法，在可能的情況下包括親本PAH和代謝物，以便于提供最全面的暴露評估。

7.生物監(jiān)測數(shù)據(jù)作為暴露源征象的應(yīng)用前景：生物監(jiān)測數(shù)據(jù)，即生物基質(zhì)中生物標(biāo)志物的濃度，有助于提出關(guān)于暴露源假設(shè)的相關(guān)信息。保定女性頭發(fā)中的生物標(biāo)志物除了總體濃度高于大連組外，這兩城市間的標(biāo)志物的濃度分布也不同。結(jié)果顯示，3 種選定PAH 的濃度分布并不一定只是在最大值附近出現(xiàn)個體數(shù)量的減少，此最大值對應(yīng)于某一確定暴露源暴露最頻繁的水平。因此，在保定人群中觀察到的上升和下降可以理解為是人群中接受不同暴露源/途徑或?qū)Ρ┞对床扇〔煌袨榈膩喨?。我們還對個體頭發(fā)中濃度僅低于菲的熒蒽進(jìn)行了進(jìn)一步研究。用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法對頭發(fā)中每一類熒蒽濃度的個體數(shù)（5 pg/mg）所對應(yīng)的信號進(jìn)行反卷積處理。結(jié)果證實，大連組的熒蒽濃度分布可以分解為以15 pg/mg和37 pg/mg為中心的2個亞群，并且分別具有較高水平的顯著性（R2=0.986）；而保定的熒蒽濃度可以分解為3 個亞群，分別以18 pg/mg、38 pg/mg 和68 pg/mg 為中心（R2=0.979）。有趣的是，兩個城市盡管峰區(qū)面積不同，但前2 個峰值（亞群）對應(yīng)的值非常接近。這種方法不能對單一個體水平進(jìn)行任何解釋，需要進(jìn)一步的研究。

三、結(jié)論

該研究首次對生物基質(zhì)中的親本PAH 和PAH 代謝物進(jìn)行了分析。頭發(fā)樣本分析結(jié)果證實，保定女性的PAH暴露水平明顯高于大連女性，還證實多殘留物分析的相關(guān)性可以提供比一個獨特生物標(biāo)志物更全面、更可信的暴露信息。結(jié)果表明，除了提供關(guān)于污染物體負(fù)荷的信息之外，生物監(jiān)測數(shù)據(jù)還可以提供暴露源的相關(guān)信息。