近日，上海交通大学医学院公共卫生学院汪一心研究团队（Reproductive & Environmental Nexus for Extended Wellness，RENEW Lab）联合上海市第一妇婴保健院、美国哈佛大学陈曾熙公共卫生学院、美国马歇尔大学等国内外团队，在环境与健康领域国际权威期刊ES&T（IF = 12.2）发表最新研究成果。研究创新性地将人群流行病学分析与人源神经-免疫器官芯片模型相结合，首次系统揭示饮用水消毒副产物三卤甲烷暴露水平升高与绝经后女性抑郁症状风险增加呈显著剂量-反应关系，并从神经炎症、神经递质紊乱及神经元结构损伤等方面进一步深入阐明了其潜在生物学机制。近年来，汪一心团队聚焦饮用水消毒副产物对全生命周期健康的影响，围绕生殖健康、妊娠结局、子代生长发育以及成年慢性疾病等关键阶段，揭示了消毒副产物暴露与男性精子DNA损伤（ES&T，2022）、胎儿宫内生长受限（ES&T，2021）、不良妊娠结局（EHP，2020）、儿童哮喘（European Respiratory Journal，2021）、儿童肺功能下降（European Respiratory Journal，2022）、儿童骨密度降低（ES&T，2023），以及心血管疾病、妊娠期高血压、甲状腺功能异常等成年慢性疾病（EHP，2025；ES&T，2021、2023、2025）之间的剂量-反应关系。相关研究成果作为重要证据支撑了中国《生活饮用水卫生标准》、加拿大饮用水卫生指南的制定，并直接支持了美国毒物和疾病登记署（ATSDR）及环保署（EPA）对三氯甲烷毒理学概况的权威修订。此次研究进一步将消毒副产物健康效应拓展至女性神经精神健康领域，为环境健康风险评估、女性心理健康保护及饮用水安全管理提供了重要科学依据。
饮用水消毒能够有效预防介水传染病，但消毒过程中会生成三卤甲烷等消毒副产物。大量动物实验研究表明消毒副产物具有致癌、致畸、致突变等多重危害，国际癌症研究机构已将三氯甲烷等多种消毒副产物列入可能致癌物清单。国际环境领域权威期刊ES&T已连续两年邀请国际著名消毒副产物专家、ES&T执行编辑（Executive Editor）Susan D. Richardson教授牵头组织消毒副产物专题专刊（Special Issue 2025, https://doi.org/10.1021/acs.est.5c02003;2026 https://doi.org/10.1021/acs.est.6c07199），充分体现了国际学术界对其健康风险及机制研究的高度重视。近年来，越来越多的毒理学研究证明消毒副产物还具有神经毒性，且与儿童神经发育、成人认知功能下降等结局密切相关。抑郁症是全球疾病负担的重要组成部分，女性患病风险明显高于男性。围绝经期及绝经后，随着雌激素和孕激素水平持续下降，神经递质调控和神经保护功能发生改变，使这一阶段成为女性心理健康的易感窗口。然而，三卤甲烷暴露是否增加绝经后女性抑郁症状风险及其潜在作用机制，仍缺乏系统研究。
为回答这一科学问题，研究团队纳入2130名绝经后女性开展流行病学研究。结果显示，女性血液中一溴二氯甲烷、二溴氯甲烷及总溴代三卤甲烷浓度升高均与抑郁症状风险增加呈显著剂量-反应关系。与最低暴露组相比，最高暴露组中上述暴露对应的抑郁症状风险分别增加38%、62%和46%。
图1. 绝经后女性血三卤甲烷浓度与抑郁症状风险分析
进一步分析PHQ-9各单项症状发现，较高的一溴二氯甲烷暴露与自责症状风险增加相关，而二溴氯甲烷暴露则与情绪低落和兴趣减退等核心抑郁症状风险增加相关。分层分析显示，饮食质量、体力活动、体质指数、吸烟状态及睡眠时间均未显著改变上述关联，提示三卤甲烷暴露可能是绝经后女性抑郁症状的重要独立环境危险因素。
图2. 血三卤甲烷浓度与PHQ-9单项抑郁症状风险分析
为进一步验证流行病学发现并探索潜在机制，研究团队构建了人源神经-免疫器官芯片模型，在微流控平台上建立SH-SY5Y神经细胞与PMA诱导分化THP-1免疫细胞共培养体系，模拟环境污染物暴露下神经与免疫细胞之间的相互作用。根据人群研究结果，团队选择与抑郁症状关联最显著的一溴二氯甲烷和二溴氯甲烷开展机制研究。实验结果显示，环境相关暴露水平即可显著诱导神经-免疫共培养体系白细胞介素-1β（IL-1β）释放增加，提示三卤甲烷可激活神经炎症反应。同时，暴露还导致神经递质5-羟色胺水平下降，并引起βIII-tubulin标记的神经元细胞骨架重塑，表现为平均荧光强度和阳性面积发生明显变化，提示其可能损害神经元结构完整性和神经功能。
图3. 人源神经-免疫器官芯片揭示三卤甲烷诱导神经炎症及神经毒性机制
论文第一作者为上海交通大学公共卫生学院2024级硕士研究生季娜、上海交通大学公共卫生学院程薇副研究员和上海市第一妇婴保健院李珍副研究员。通讯作者为上海交通大学公共卫生学院汪一心研究员、年敏助理研究员和上海市第一妇婴保健院王育教授。参与作者包括上海交通大学医学院公共卫生学院博士生徐青青、上海交通大学附属第六人民医院孙杨副研究员、格拉纳达大学Vicente Mustieles教授、哈佛大学陈曾熙公共卫生学院Carmen Messerlian教授、马歇尔大学Liang Wang教授以及北京大学张羽研究员。本研究得到国家自然科学基金项目资助（No.82473581）。
第一作者（仅列研究生） 季娜
季娜，上海交通大学医学院公共卫生学院2024级硕士研究生，主要从事饮用水消毒副产物、全氟和多氟烷基物质及阻燃剂等环境污染物健康效应研究，结合类器官与器官芯片等新技术开展机制探索，相关成果发表于Environmental Science & Technology等国际学术期刊。
