Science Advances：婴儿牙齿和大脑成像揭示了早期接触金属对大脑发育和行为的影响

在当今社会儿童与青少年的心理健康问题正受到越来越多关注。其中抑郁症depression、焦虑症anxiety和注意缺陷多动障碍attention deficit hyperactivity disorder, ADHD等精神与神经发育相关问题已成为影响儿童成长的重要公共卫生负担。令人意想不到的是一颗自然脱落的乳牙或许记录着这些问题发生前更早的“环境线索”。本研究以胎儿期至出生后早期的金属暴露为切入点利用乳牙重建9种金属代谢轨迹并结合MRI脑影像和行为评估探索早期金属暴露如何影响儿童脑结构、脑功能及后续行为缺陷。在当今社会儿童和青少年心理健康问题正逐渐成为全球公共卫生领域关注的重点。其中抑郁症depression、焦虑症anxiety和注意缺陷多动障碍attention deficit hyperactivity disorder, ADHD等问题较为常见可表现为情绪低落、过度担忧、注意力不集中、多动冲动以及行为调节困难等。文献指出约每7名青少年中就有1人受到心理健康问题影响且相当一部分精神障碍可在14岁前出现。儿童期行为问题通常包括内化问题如焦虑、抑郁以及外化问题如多动、注意缺陷和行为控制异常。这些问题不仅影响儿童当前的学习、社交和情绪发展也可能对其青春期及成年后的心理健康产生长期影响。因此早期识别影响儿童脑发育和行为异常的危险因素对于预防和干预儿童心理行为问题具有重要意义。2026年4月24日Science AdvancesIF12.5上发表了一篇题为“Fetal and postnatal metal metabolism-related changes in brain function are associated with childhood behavioral deficits”的研究。该研究由西奈山伊坎医学院等团队完成利用墨西哥城PROGRESS出生队列中儿童自然脱落乳牙重建早期金属暴露并结合儿童期行为量表和多模态磁共振成像MRI评估探讨胎儿期及出生后早期金属代谢相关变化与青春期前后脑结构、脑功能和行为问题之间的关系。研究人员分析了489名8至14岁儿童的乳牙样本重建了出生前20周至出生后40周九种金属的每周浓度其中395名儿童完成了行为评估MRI随访中有儿童接受了T1结构像、静息态功能MRI和弥散张量成像。结果发现出生后4-8周和32-42周是金属混合暴露与后续行为问题相关的关键窗口同时金属混合暴露还与总脑体积降低、全局网络效率下降以及白质完整性减弱相关。研究人员重建了从妊娠中期到出生后第一年内9种金属的每周暴露水平。随后研究人员将这些暴露时间轨迹与多年后获得的脑MRI扫描结果和行为评估结果进行关联分析。研究人员表示”乳牙为生命早期提供了一份独特的生物学记录它们为我们提供了一个观察胎儿期和出生后早期环境的窗口并且能够达到每周一次的时间分辨率这是其他任何技术都无法做到的。”图1 自然脱落乳牙记录两名儿童牙本质金属浓度随发育阶段的变化该研究包括489名拥有详细乳牙暴露数据的儿童其中395名儿童完成了行为评估191名参与者完成了脑磁共振成像扫描。乳牙在子宫内形成类似树轮。随着发育它们会吸收体内微量的金属。利用激光分析研究人员可以重建孕期和婴儿早期金属吸收的时间线。在这项研究中研究人员确定了婴儿早期两个关键窗口此时暴露于金属混合物与后续行为差异的关联最为显著出生后第 4 至 8 周以及出生后第 32 至 42 周。图2 PROGRESS队列中九种牙本质金属浓度在胎儿期至出生后早期的变化趋势在这些时期较高的金属混合物暴露与行为症状评分升高相关包括焦虑、注意力和情绪相关挑战。例如最强的关联出现在婴儿晚期第 32 至 42 周行为症状评分可测量地增加β 0.15,95% CI 0.004–0.28。约 4%的儿童行为评分处于临床范围意味着他们的症状严重到足以被视为心理健康问题。图3 金属混合暴露与儿童行为症状指数BSI的关键易感窗口这些评分基于行为症状指数BSI这是儿童行为评估系统第二版BASC-2中的核心综合量表由家长完成。脑部扫描显示早期暴露于较高金属混合物的儿童其大脑发育和脑区间的交流方式存在可测量的差异。图4 金属混合暴露与整体MRI脑表型的关键易感窗口许多研究的金属——如锰、锌、镁和铅——通常通过食物、饮用水和建筑环境中接触到。研究人员表示“这项研究表明暴露的时间与暴露程度同等重要研究的发现将预防从早期暴露的广泛关注转向在特定高风险时期保护儿童。”研究人员强调了更广泛的环境意义表示“最让所有人惊讶的是这些脆弱的窗户竟然是如此精准地出现。仅在几个关键周内发生的暴露——尤其是在婴儿早期——十多年后发现大脑结构、连接性和行为上的可测量差异。这些发现凸显了减少孕期和婴儿期金属暴露的环境政策可能对大脑健康产生终身益处。结果表明环境法规和公共卫生政策可能需要更具体地保护孕妇和婴儿免受食物、水和住房中的金属暴露。”研究结果并不表明任何单次暴露就决定了孩子的未来。相反他们表明减少孕期和婴儿期的环境金属暴露可能有助于大脑更健康的发育。可能有助于减少暴露的简单步骤包括“确保安全饮用水、谨慎准备和采购食物、减少已知环境金属源的暴露。”这项工作标志着迈向精准环境健康的重要一步将研究从早期的一般暴露转向识别预防最有效的具体发展窗口。未来的研究将扩大乳牙中可测量的化学物质范围并在更广泛的人群中验证这些发现旨在制定保护儿童大脑发育最敏感阶段的政策和干预措施。编译人员李佳骏校对审核薛晓萌参考文献Rechtman E, Reichenberg A, Invernizzi A, et al. Fetal and postnatal metal metabolism-related changes in brain function are associated with childhood behavioral deficits. Science Advances 2026;12:eadz1340; doi: 10.1126/sciadv.adz1340.