学术研究报告：人体全血、血清和尿液中作为暴露生物标志物的有机磷酸酯及其代谢物研究

第一作者及研究机构
本研究由中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室的侯敏敏（Minmin Hou）、石雅丽（Yali Shi）等学者主导，合作单位包括中国科学院大学和江汉大学环境与健康研究所。研究成果发表于2020年的《Environment International》期刊（卷139，文章编号105698），采用开放获取形式发布。

学术背景与研究动机
有机磷酸酯（Organophosphate esters, OPEs）作为多溴联苯醚（PBDEs）的替代阻燃剂，广泛应用于电子产品、建材、塑料等领域。全球OPEs年产量达68万吨，且以7.9%的速度增长，中国年增长率高达15%。OPEs易通过挥发、磨损等途径释放到环境中，并在大气、灰尘、食物中广泛检出。已有研究表明，部分OPEs具有内分泌干扰、神经毒性和生殖毒性。然而，现有关于人体暴露的研究多集中于尿液代谢物（如二酯代谢物di-OPEs），而OPEs化学结构多样，代谢途径复杂，仅依赖尿液代谢物可能无法全面反映暴露情况。因此，本研究首次系统分析了52组配对的全血、血清和尿液样本中16种OPEs及10种di-OPEs的分布特征，旨在为人体暴露评估提供更全面的生物标志物选择依据。

研究流程与方法
1. 样本采集与处理
- 样本来源：2018年10月于北京某医院招募57名志愿者（年龄17-87岁，男性37名，女性20名），采集全血、血清及晨尿样本（最终有效样本为57份全血/血清、52份尿液）。
- 前处理技术：
- OPEs提取：全血/血清样本（0.5 mL）经乙腈三次萃取，尿液样本（5 mL）稀释后通过Envi-18固相萃取柱净化，洗脱液浓缩后经HPLC-MS/MS分析。
- di-OPEs提取：全血/血清采用甲醇提取，HLB柱净化；尿液样本通过Strata-X-AW柱富集，氨化甲醇洗脱。
- 质量控制：采用同位素内标（如d9-TMP、d34-BEHP）校正基质效应，空白样本扣除背景值，方法检测限（MDLs）为信号噪声比10倍。

1. 仪器分析

   • 目标化合物：16种OPEs（如TEP、TNBP、EHDPP、CDPP）和10种di-OPEs（如BEHP、BCEP、DPHP），按结构分为烷基-OPEs、芳基-OPEs和氯化OPEs。
     
   • 分析平台：高效液相色谱-三重四极杆质谱联用（HPLC-MS/MS），优化离子对和碰撞能量（详见表S3-S4）。
     

2. 数据分析

   • 统计方法：中位数描述浓度分布，Spearman秩相关分析矩阵间关联，Wilcoxon检验比较组间差异。
     
   • 分布评估：计算血清/全血浓度比（S:WB ratio）和全血/尿液比（WB:UR ratio），结合logKow值分析疏水性影响。
     

主要研究结果
1. OPEs在血液中的分布特征
- 浓度排序：全血（∑OPEs中位数8.63 ng/mL）> 血清（5.71 ng/mL）> 尿液（0.396 ng/mL）。芳基-OPEs（如EHDPP、CDPP）在血液中占主导，全血中EHDPP（1.10 ng/mL）和CDPP（3.24 ng/mL）浓度显著高于其他OPEs。
- 细胞富集现象：TEP、TNBP、EHDPP等S:WB比值，提示其更易富集于血细胞而非血清。

1. di-OPEs的排泄规律

   • 尿液优势排泄：∑di-OPEs浓度排序为尿液（16.6 ng/mL）> 全血（5.97 ng/mL）> 血清（3.70 ng/mL）。BEHP是主要代谢物（尿液中位数6.76 ng/mL），且WB:UR比值与logKow呈正相关（r=0.750），表明低疏水性代谢物更易通过尿液排出。
     

2. 代谢物与母体化合物的关联

   • 烷基-OPEs：如TNBP-DNBP、TBOEP-BBOEP未显示显著相关性，可能与快速代谢及多途径转化有关。
     
   • 芳基-OPEs：尿液中DPHP（多母体代谢产物）浓度低，而全血中EHDPP、CDPP等母体化合物稳定检出，建议将全血母体作为芳基-OPEs暴露的替代标志物。
     

研究结论与价值
1. 科学意义：
- 首次揭示OPEs在人体血液中的细胞富集倾向，挑战了传统“血清为主”的分布假设。
- 提出尿液di-OPEs（如BEHP）适合作为烷基-OPEs暴露标志物，而全血母体化合物（如EHDPP）更适合评估芳基-OPEs暴露。

1. 应用价值：
   
   • 为复杂OPEs暴露的生物监测提供多矩阵策略，弥补单一尿液代谢物分析的局限性。
     
   • 为评估OPEs的毒代动力学（如组织蓄积性）提供新视角，支持后续健康风险研究。
     

研究亮点
1. 创新方法：建立全血/血清/尿液配对样本的分析流程，克服传统单一矩阵的偏差。
2. 关键发现：
- EHDPP和CDPP在血液中高浓度累积，提示需关注其潜在健康效应（如DNA损伤）。
- BEHP作为TEHP代谢物，其尿液浓度与全血显著相关（r=0.299），但需排除直接暴露干扰。
3. 技术突破：通过S:WB比值量化OPEs的血液分布行为，为同类污染物研究提供范式。

局限性与展望
1. 样本限制：单次采样可能无法反映长期暴露变化，未来需纵向研究。
2. 未校正因素：尿液未按肌酐或比重标准化，需进一步验证数据可比性。
3. 扩展方向：需探究OPEs与血清蛋白的结合机制，及血细胞富集的具体通路。

（注：文中缩写如EHDPP（乙基己基二苯基磷酸酯）、CDPP（甲酚二苯基磷酸酯）等均在首次出现时标注英文全称。）