挥发性有机化合物（VOCs）是一种有害的低分子量含碳化合物，广泛存在于汽车尾气、烹饪油烟、香烟中。近年来，随着工业化和城市化的快速发展，环境中的VOCs污染日益严重，对公众健康构成潜在威胁。尽管已有研究表明VOCs暴露与多种疾病相关，但关于VOCs暴露对青少年生长发育影响的研究较为匮乏。
2024年9月15日，中国学者用NHANES数据库，在期刊《Journal of Hazardous Materials》（医学一区，IF=12.2）发表题为：“Exposure to volatile organic compounds and growth indicators in adolescents: Unveiling the association and potential intervention strategies”的研究论文，旨在通过加权广义线性模型（GLM）、加权分位数和（WQS）和贝叶斯核机器回归（BKMR）模型来探讨VOCs暴露与青少年生长指标之间的关系及其潜在的干预措施。
研究结果显示，VOCs暴露是影响青少年生长发育的不利因素，骨密度（BMD）在其中起重要中介作用，IL-17信号通路是其潜在机制。此外，补充维生素D可以有效预防VOCs暴露对青少年生长发育的不良影响。
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维生素D可减少空气污染对青少年的影响
本研究利用美国国家健康与营养调查（NHANES）2011-2018年的数据，纳入了746 名年龄在12-19 岁之间的青少年（50.5%为男性）。采用了三个统计模型（GLM、WQS和BKMR）来分析VOCs暴露与青少年生长指标之间的关系，研究纳入的生长指标主要包括身高、体重、BMI、腰围、年龄别 BMI 和年龄别身高。
同时，采用中介效应分析探讨BMD在VOCs暴露与青少年生长发育之间的作用，并通过网络药理学分析揭示了潜在的分子机制。此外，还探讨了维生素D摄入在预防VOCs暴露对生长发育不良影响中的潜在作用。
图1 研究流程图
三个模型结果如下所示：
通过加权GLM分析发现，多种 VOCs 与身高、体重、BMI、腰围和年龄别BMI呈负相关，但与年龄别身高无显著关联。
通过 LASSO 回归筛选变量后，WQS和BKMR两种模型一致表明，综合VOCs暴露与站立身高、体重、BMI、腰围和年龄别BMI均呈负相关。
表1 单一尿液VOC代谢物与美国青少年生长指标之间的关联
图2 美国青少年对数转换的 LASSO 惩罚参数（λ）与站立高度（A）、体重 （B）、BMI（C）、腰围（D）、年龄别身高（E）、年龄别BMI（F）之间的 10 倍交叉验证曲线
图3 筛选的尿液VOCs WQS模型对站立高度(A)、体重(B)、BMI (C)、腰围(D)、身高年龄(E)、BMI年龄(F)的权重呈负向变化。
图4 BKMR模型中尿液VOCs混合物与站立身高（A）、体重（B）、BMI （C）、腰围（D）、年龄别身高（E）和年龄别BMI（F）之间的关系
研究团队进一步发现，BMD对VOCs暴露与青少年生长指标的相关性具有中介作用，介导比例为4.3%~53.4%。
图5 总BMD在尿液VOCs与生长指标相关性中的中介作用
图6 亚总分BMD在尿液VOCs与生长指标相关性中的中介作用
图7 腰椎BMD在尿液VOCs与生长指标关联中的中介作用
为了进一步研究VOCs混合暴露对生长指标的影响机制，研究团队对VOCs靶点和青少年生长发育相关蛋白质的交集进行了功能富集分析和PPI网络分析。
研究结果认为，VOCs可能通过IL-17信号通路以及靶向IL-1β、CASP3、HSP90AA1、SRC 和 FOS等蛋白质影响青少年生长发育。
图8 通过网络药理学方法预测 VOCs 的潜在靶点和机制
为了确定VOCs暴露对BMD和青少年生长不良影响的潜在干预策略，研究团队分析了血清维生素D水平对VOCs与BMD和生长指标的关系的影响。
结果表明，补充维生素D可以有效预防VOCs暴露对青少年生长发育产生的不良影响。
表3 在美国青少年中，WQS回归指数与骨密度和按维生素D水平分层的生长指标的相关性
综上所述，VOCs暴露不利于青少年的生长发育，BMD在其中起着重要中介作用，IL-17信号通路是其潜在机制。此外，在膳食中补充维生素D可以有效预防VOCs暴露对青少年生长发育产生的不良影响。
