コマルカ・ラグネラ州（北部）における肥満、糖尿病、高血圧と飲料水中のヒ素との関連性

Scientific Reports volume 13、記事番号: 9244 (2023) この記事を引用

2 オルトメトリック

メトリクスの詳細

慢性風土性地域ヒ素症 (CERHA) は世界的な問題であり、飲料水中のヒ素 (As) にさらされる 2 億人以上の人々に影響を与えています。 これには、メキシコ中北部のラ・コマルカ・ラグネラ地域に居住する175万人が含まれる。 この地域のヒ素レベルは通常、WHO ガイドラインの 10 μg L−1 を超えています。 ヒトの As 代謝に関連する生化学的変化は、過体重および肥満 (O&O)、2 型糖尿病 (T2D)、および高血圧 (AHT) のリスクを高める可能性があります。 私たちの研究では、これらの代謝性疾患の危険因子としての飲料水中のヒ素の役割を調査しました。 私たちは、歴史的に飲料水の As レベルが中程度 (サン ペドロ) および低い (レルド) の集団と、歴史的に As 水汚染の証拠がない人々に焦点を当てました。 As への曝露評価は、女性 (9.4、5.3、0.8 μg L-1) と男性 (18.1、4.8、1.0) における飲料水 (中央値 67.2、21.0、4.3 μg L-1) と尿中 As 濃度の測定に基づいた。 μg L−1）。 飲料水中のヒ素と尿中のヒ素の間には有意な相関関係があり、集団におけるヒ素への曝露が証明されました（R2 = 0.72）。 95%信頼区間で調整したオッズ比では、サンペドロ在住者はレルド在住者よりもT2D（1.7、1.2～2.0）およびAHT（1.8、1.7～1.9）と診断される可能性が高いことが証明されました。 それでも、肥満との有意な関連はありませんでした。 CERHAの町に住んでいる人は、非CERHAの町に住んでいる人に比べて、肥満（1.3～1.9）、T2D（1.5～3.3）、AHT（1.4～2.4）のリスクが高いことが判明しました。 最後に、女性は男性に比べて肥満の可能性が高い[ORの逆数および95%CI 0.4 (0.2-0.7)]一方、男性はT2D[OR = 2.0 (1.4-2.3)]およびAHTと診断される可能性が高い[市区町村とは関係なく、女性よりも OR = 2.0 (1.5 ～ 2.3)]。

過体重と肥満（O&O）、2 型糖尿病（T2D）、高血圧（AHT）の有病率は 1970 年代以降大幅に増加しており、メキシコの主要な健康問題となっており、現在も増加傾向にあります。 2016 ～ 2018 年の国民健康栄養調査 (ENSANUT)1 では、O&O 患者が 9,600 万人 (71.3 ～ 75.2%、または成人 4 人に 3 人) を占めていることが明らかになりました。 さらに、1,350万人（10.4％）がT2Dと診断され、1,520万人（12％）がAHTを抱えて暮らしています。 T2D はメキシコで 2 番目に多い死因であり、2018 年には 106,525 人の死亡者が報告されています2。メキシコは T2D の罹患率が世界で 6 番目に高く、人口の多い国の中で死亡率が最も高い国です 3。

O&O、T2D、および AHT の多因子決定要因には、高カロリー、高炭水化物、高脂肪の食品の摂取によって促進される修正食、座りっぱなしの生活パターン、特にアメリカ先住民由来の集団における遺伝的感受性が含まれます 3,4,5 。 しかし、環境要因も遺伝的素因に影響を及ぼし、O&O、T2D、および AHT の急速な増加に寄与する可能性があります [例:6、7、8、9]。

慢性風土性地域ヒ素症（CERHA）は、人間が消費する地下水中に自然に存在するヒ素（As）に関連しており、世界中の多くの国で蔓延しています10、11、12、13。 2 億人を超える人々が、世界保健機関のガイドラインである飲料水 10 µg L−1 を超えるレベルの飲料水中のヒ素に慢性的に曝露されています10、14、15。世界中で CERHA の影響を最も深刻に受けている人口は、社会経済的地位の低い世帯で構成されています。 。 アメリカ大陸の CERHA 地域には、アルゼンチン、ボリビア、チリ、エルサルバドル、アメリカ合衆国、ニカラグア、ペルー、メキシコが含まれます。 CERHA 地域はメキシコ中北部、特にラ コマルカ ラグネラ県に位置しています。 人口 175 万人近く2のコアウィラ州とデュランゴ州内の 9 つの自治体は、70 年にわたって地下水中のヒ素の影響を受けています。 ラ・コマルカ・ラグネラ州の地下水中の典型的な As 濃度は、0.7 ～ > 800 µg L−1 の範囲にあります [例、16、17、18、19、20]。 As 曝露に関連した健康への悪影響は 1960 年代以来記録されています。

この研究では、ラ・コマルカ・ラグネラ州において、飲料水中のヒ素への曝露とO&O、T2D、およびAHTの代謝性疾患との関連性を調査しました。 私たちは、CERHA地域内の自治体に居住し、飲料水中のヒ素への曝露歴がある個人と、ヒ素水汚染の歴史的証拠がない自治体に居住する個人を募集しました。 この研究では、歴史的に飲料水中のヒ素曝露レベルが中程度（サンペドロ）および低レベル（レルド）であるコアウィラ州のサンペドロ自治体とデュランゴ州のレルド自治体を選択しました。 さらに、歴史的に As 水汚染の証拠がないラ・コマルカの 4 つの非 CERHA 自治体 (ナザス、クエンカメ、シモン・ボリバル、マピミ) が含まれていました。 選択された自治体は、比較的均質な経済的および社会文化的特徴を持つ人口を抱えています1、2、21。

As への曝露評価は、高分解能誘導結合プラズマ質量分析法を使用して分析された飲料水および尿中 As 濃度の測定に基づいていました。 私たちは、サンペドロとレルドの住民は非CERHA自治体の住民よりもAsの摂取率と尿中排泄率が高いという仮説を立てました。 さらに、レルドよりもサンペドロの方が高レベルのヒ素に曝露された集団では、O&O、T2D、および AHT の罹患率が非 CERHA 自治体よりも高いと予想されました。 ENSANUT 2018 ～ 2019 年のデータセット 1 に基づいて、メキシコ中北部の非 CERHA 自治体と比較して、CERHA 地域ではこれらの病状の有病率が高いと予想されました。

飲料水および尿中のヒ素曝露と O&O、T2D、および AHT との潜在的な関連性を調査するために、ロジスティック回帰モデル (LRM) 分析を実施しました。 私たちは、個人レベルの重大な交絡因子を制御するために、同じ年齢層で比較的類似した経済的および社会文化的特徴を持つ参加者を募集しました。 LRM は、2 つ以上の説明変数と応答変数を含む疫学研究において強力なツールであり、同時に交絡因子の影響も軽減します22。

ラ・コマルカ・ラグネラ州はメキシコ中北部、チワワ砂漠にあります（図1）。 この地域は、降水量が少なく（250 ～ 500 mm y-1）、蒸発量が多く（> 1100 mm y-1）、夏と冬の平均気温がそれぞれ 31 ℃と 16 ℃である乾燥から半乾燥気候が特徴です。 降水量は 7 月から 8 月（13 ～ 52 mm/日、ユリウス日 190 ～ 220）と 4 月（4 mm / 日、ユリウス日 90 ～ 120）に多くなり、少なくなります。 ナザス川とアグアナヴァル川が堰き止められる前は、その流れによって、ラテンアメリカ最大のマイラン ラグーンを含む 13 の一時的なラグーンが形成されました。 これらのラグーンは、1940 年代から 1960 年代のダムの建設後に消滅しました。 さらに、この地域の帯水層の涵養量は 1960 年代以降急速に低下しました。 同時に、農業および乳牛の活動と人口の増加により、水の需要は過去 70 年間で 3 倍に増加しました。 現在、水の利用は農業用乳牛 (91%) と都市活動および産業活動 (9%) であり、その量の 60.6% が帯水層から、39.4% がダムから取水されています23。

ラ コマルカ ラグネラの位置 (西経 103 度 45 分 - 102 度、北緯 25 度 15 分 - 26 度 15 分) メキシコ中北部のドゥランゴ北西部とコアウィラ南西部の間、コマルカ ラグネラ州 (青色の多角形) とレルド市それぞれデュランゴ州とコアウイラ州のサンペドロ。 この地図は、国立統計地理学研究所 (INEGI、2018 年)「コマルカ ラグネラ渓谷、ドゥランゴ州、コアウィラ デ サラゴサ州における沈下現象に対する感受性の地図 (2018-12-19)」から変更されました。 https://www.inegi.org.mx/app/library/file.html?upc=8 からアクセスできます。 この地図のご利用は「INEGI情報無償利用規約」に準じます。

この研究では、コアウイラ自治大学ユニダード・トレオン大学生化学部やその他の研究者、政府機関が実施した以前の研究から、ラ・コマルカ・ラグネラ州の井戸の地下水サンプル中のAsレベルのデータをまとめました。 私たちの主な関心は、CERHA 自治体の公共水道における As レベルへの歴史的曝露を検証し、非 CERHA 自治体における As 水汚染の歴史的証拠のない自治体を区別することでした。

ラ コマルカ ラグネラの人口は 1,754,142 人で、コアウィラ州の 5 つの自治体 (60.7%) とデュランゴ州の 15 の自治体 (39.3%) で構成されています2 トレオン (コアウイラ州) は Lerdo and Gomez-Palacio (ドゥランゴ州) の中にあります。 メキシコ最大の CERHA 地域には、トレオン、マタモロス、サン ペドロ デ ラス コロニアス、フランシスコ I. ウッド、コアウィラ州のビエスカを含む、ラ コマルカ ラグネラ州の 9 つの自治体が含まれています 1)。 この研究には、サンペドロ (101,141 人) とレルド (163,313 人) の 2 つの CERHA 自治体が選ばれました2 さらに、ナザス (12,894)、クエンカメ (34,955)、シモン・ボリバル (10,038)、マピミ (26,932) など、ラグネラ・コマルカの非 CERHA 自治体が非 As 曝露を代表するものとして選ばれた。 人口はほぼ同数の男性と女性で構成されています2。

サンペドロとレルドは、歴史的に水位が中程度か低い自治体です。 ナザス、クエンカメ、シモン・ボリバル、およびマピミは、As 水汚染の歴史的証拠がない自治体です。 自治体の選択は主に、As 曝露の背景に基づいて行われました。

さらに、我々は、社会的剥奪の指標、住宅の質とスペース、多面的貧困の状況に関する選択された自治体に関する情報を得るために、多面的貧困と社会的後進性に関する年次報告書のデータセットにアクセスした21。 選択された自治体には、比較的均質な経済的および社会文化的特徴を持つ人口が含まれています (表 S1 を参照)。 社会的剥奪の指標に関しては、人口の 13.9 ～ 22.6% が教育後進性を経験している一方、質の高い医療サービスと栄養価の高い食品にアクセスできるのは、それぞれ 16.7% ～ 32.2% と 10.9% ～ 29.3% にすぎません。 基本的な住宅サービスに関しては、大多数の人が水 (84.3 ～ 91.1%)、下水排水 (86.5 ～ 98.0%)、電気 (99.8%) を利用できます。 しかし、この地域の多くの自治体にとって、水へのアクセスを確保することは依然として大きな課題です20。 多面的な貧困指標に基づくと、大多数の人々は中程度の貧困（33.2 ～ 45.6%）を経験しているか、基本的サービスの欠如により脆弱な状況にあります（31.7 ～ 45.6%）。 最新の ENSANUT 2018–2019 調査 (https://ensanut.insp.mx/encuestas/ensanut2018/informes.php) のデータベースにアクセスして、CERHA と非 CERHA の両方における O&O、T2D、および AHT の有病率を取得しました。コアウィラ州とデュランゴ州にあるラ コマルカ ラグネラの CERHA 自治体および全国1。

私たちの研究への参加者の登録と募集プロセスを詳細に示したフローチャートを図S1に示します。 研究の目的を説明するために、選択した自治体内のコミュニティ（公共の広場や小学校など）で公開集会が開催されました。 数百人 (n = 872) がこの研究への参加に関心を表明しました。 各ボランティアは研究の目的と手順について説明を受け、同意書に署名しました。 同意後であっても、どの段階でも研究を拒否または除外する手順についても登録参加者に説明しました。 対象となる参加者 (n = 724) は、飲料水源 (水道水または市販の精製水) と 1 日の摂取量について質問されました。 彼らは国民健康・栄養調査アンケート1に回答し、乳製品（牛乳、チーズ、ヨーグルト）、穀物（トウモロコシ、小麦、米、豆）およびすべての野菜を含む栄養価の高い食品（品目、頻度、量）へのアクセスに関する情報を提供しました。 1 日に摂取される果物、飲料、スナック、および 1 週間に摂取される魚介類、肉、卵、鶏肉は、食事による無機ヒ素の摂取量に違いをもたらす可能性があります (https://ensanut.insp.mx/encuestas/ensanut100k2018/) descargas.php)。

参加者はまた、国家社会開発政策評価評議会（CONEVAL）の多次元貧困閾値の調査にも回答した（https://www.coneval.org.mx/rw/resource/coneval/med_pobreza/Cuestionario_Individual.pdf）24。 この調査では、職種（建設業、非正規営業、顧客サービス、主婦）と勤務距離、社会的剥奪の指標（教育後進性、医療サービスへのアクセス、社会保障など）、住居の質とスペース（汚れなど）に関する情報が提供されます。床、耐久性のない屋根と壁の材料、過密な家、上下水道、電気などの基本的なサービス）、および多面的な貧困の状態（例、極度の貧困、中度の貧困、収入面での脆弱性、または基本的なサービスの欠如によるもの） 、貧しくなく、脆弱ではありません）。 参加者には、アルコール摂取量と喫煙習慣（一度も飲んだことがないか、過去または現在の喫煙歴、使用期間、1日あたりのタバコの本数）についても質問されました。 さらに、世界身体活動アンケート (GPAQ) (https://www.who.int/publications/m/item/global-physical-activity-questionnaire)25 に従って、各個人の身体活動情報が取得されました。

このコホート研究の潜在的な参加者の最初の適格基準は次のとおりでした: (1) 年齢が 19 歳から 74 歳までの個人、(2) 研究地域に少なくとも 5 年間居住している、(3) 経済的および経済的条件が比較的均一な個人社会文化的特徴、および (4) 妊娠しておらず重篤な健康状態に陥っていない人々 (図 S1)。 私たちの研究には、さまざまな年齢層にわたってサンプルサイズが比較的小さいという限界がありました。 たとえば、40 歳未満の個人、特に男性は故郷を離れて勉強したり働いたりすることが多く、その結果、社会人としての露出が異なるため、採用の課題に直面しました。 信頼性の高い統計分析と、研究結果に影響を与える可能性のある年齢関連の交絡因子の制御を確保するために、45 ～ 64 歳の参加者のサブセットを選択しました (n = 287)。 したがって、除外された人々（n = 437）には、45 歳未満および 64 歳以上（358 人）、妊婦（2 人）、極度の貧困層または非貧困層（17 人）、アルコール依存症者（18 人）および慢性喫煙者（30 人）が含まれます。癌や腎臓病（結石、感染症、不全）などの慢性または急性の病気と診断されたり、切断されたりした（10）。 調査には、農薬やその他の有害物質の職業上の使用に関する質問（現在の使用状況、使用期間、特定の化学物質）も含まれています。 農薬やその他の有毒物質を定期的に扱う人々も除外されました (2)。

採用された人々は、コアウイラ自治大学医学部の医師による身体検査を受けました。 彼らは人体計測測定のために検査されました。 体重はデジタル電子体重計を使用して測定し、身長はスタディオメーターを使用して測定しました。 過体重と肥満は、体重 (kg) をメートル単位の身長の 2 乗 (kg/m2) で割ることによって計算される体格指数 (BMI) を使用して評価されました。 BMIは成人の栄養状態を示す尺度です。 BMIが18.5未満、正常体重が18.5～24.9、過体重または肥満前が25.0～29.9、肥満クラスIが30.0～34.9、肥満クラスIIが35.0～39.9、肥満クラスIIIが4026以上。

収縮期血圧（SBP）と拡張期血圧（DBP）は、朝の食事または薬の服用前に測定されました。 SBP と DBP は、標準化された技術と機器、具体的にはオムロン HEM907 XL デジタル血圧計を使用して測定されました。 記録された値は、5 分間隔で取得した 2 回の読み取り値の平均です。 米国心臓協会によると、血圧レベル（mm Hg）は、収縮期で 120 未満、拡張期で 80 未満で正常、120 ～ 129 および 80 未満で上昇、130 以上と 80 以上で高血圧（高血圧）となります27。 AHTの総有病率は、質問文で宣言された診断済みAHTの有病率に、診断されたAHTに対して「いいえ」と答えたがSBP≧130およびDBP≧80mmHgを有する参加者における未診断のAHT有病率を加算することによって得られた。 代謝性疾患の診断時期についても質問した。

参加者は空腹時の血液サンプルを提供するように求められました。 空腹時血清血糖 (FSBG) 分析のために各参加者から静脈穿刺 (2 mL) 血液サンプルを収集しました。 FSBG は、酵素比色法 (グルコース キット Spinreact および SPIN640Plus Autoanalyzer) を使用して測定されました。 血糖値 < 126 mg dL-1 は正常で、FSBG (8 ～ 12 時間) ≥ 126 ～ 199 mg dL-1 は前糖尿病を示し、> 200 mg dL-1 は T2D を示します。 我々は、T2D有病率を、T2D診断がアンケートで自己申告された場合は診断済みT2Dと定義し、自己申告アンケートで「いいえ」と答えたがFSBG結果が126 mg dL-1以上の参加者を未診断T2Dと定義した。

参加者には、1 日に排泄された尿の提供も求められました。 尿サンプルは直ちに野外のポータブルクーラーに 4℃ で保存されました。 尿 24 時間サンプル中のクレアチニンは、酵素 (クレアチニナーゼ) 反応を使用する Roche/Hitachi Modular P Chemistry Analyzer を使用して測定されました。 Biomedical Investigations Center (コアウィラ自治大学の CIB 研究室) では、尿のアリコートを 50 ml の酸で洗浄したチューブに移し、ヒ素分析まで -20 °C で凍結しました。 すべての尿サンプルは、ICMyL-UNAM のマサトランにある安定同位体研究所に出荷されるまで冷凍庫に保管されました。

2015年から2017年の間に行われた3回のサンプリング調査のうち1回で生体サンプルを提供しなかった個人は研究から除外された。 研究中、3回のサンプリング調査のうち1回で生体サンプルを提供しなかった30人の参加者が除外された。

2005 ～ 2007 年と 2015 ～ 2017 年の間に、代表的な地下水と飲料水のサンプル (1 LLDPE ナルゲン ボトル) が、CERHA および非 CERHA 自治体 (レルド、ゴメス パラシオ、ナザス、クエンカメ、シモン ボリバル、マピミなど) にある井戸から収集されました。デュランゴとコアウィラ州のサンペドロ、トレオン、ビエスカにある。 飲料水のサンプルは、サンペドロ（27 の町）、レルド（4 つの町）、および CERHA 以外の自治体（12 の町）の各参加者の自宅から収集されました。 サンプルは清潔なプラスチックのジップロック袋で二重袋に入れ、ラベル（場所、GPS 位置、日付、時間）を付け、密閉ボックスアイス内で 4℃ で保管しました。 水サンプルは、ICMyL-UNAM のマサトランにある安定同位体研究所に輸送されました。

飲料水と人間の尿のサンプルは、HEPA フィルターを通した空気 (クラス 1000) と微量金属のクリーンな実験室で処理および分析されました 28。 飲料水サンプルを 0.45 μm フィルターでろ過し、水 1 L あたり 1 mL の硝酸 (HNO3 67 ～ 70%、Optima™、超微量元素分析用、Fisher Chemical™) で pH ～ 2 に酸性化し、次に保管しました。 HDPE ボトルはサンプリング後 24 時間以内に酸洗浄してください。 尿サンプルは分析するまで冷凍保存されました。 尿サンプルのアリコート (5 mL) を、ブロック蒸解釜内で 120 °C で 4 時間、10 mL の濃 HNO3 で消化しました。 消化されたサンプルを蒸発乾固し、As 濃度測定のために 1M HNO3 に溶解しました。 高純度試薬（超微量元素分析）と水（25 °C での抵抗率 ≥ 18 MΩ cm-1、Academic Milli-Q、ミリポア、米国マサチューセッツ州ベッドフォード）を使用しました。 消化尿および濾過され酸性化された飲料水中のヒ素の分析測定は、高分解能誘導結合プラズマ質量分析装置 (HR-ICP-MS、Thermo Element XR、ブレーメン、ドイツ) を使用して実施されました28。 機器は高解像度モード (R = 10,000) で操作されました。 定量は、1000 mg L-1 シングルパトロン溶液 (High Purity Standards、チャールストン、サウスカロライナ州、米国) から得られ、酸性化された外部検量線 (0.5、1、2、5、10、および 25 μg As L-1) を使用して実行されました。 1% HNO3 を使用。 分析前に、機器のドリフトを補正するために、標準溶液とサンプルに内部標準として 115In を添加しました (最終濃度 1 μg L-1)。 フィールドおよび実験室のブランクと 2 つの認定標準物質 (NIST-1640a 天然水中の微量元素および NIST-2668 冷凍人尿中の有毒元素) も、研究対象のサンプルで測定されました。 ヒ素回収率は 95% 以上で、変動係数は両方の CRM で 10% 未満でした。 このメソッドの検出限界は、As について < 10 ng L-1 でした。 尿中の As レベルをクレアチニン濃度 (クレアチニン 1 グラムあたりの As のμg 単位) によって正規化しました。

飲料水からの As の 1 日平均摂取量 (ADI、μg As d−1 kg−1) を推定するために、1 日の飲料水摂取量 (L d−1) に飲料水中の As の濃度 (μg L) を掛けます。 −1) を計算し、その結果を個人の体重 (kg) で割ります。 この計算は、性別、所在地、代謝疾患に関する健康状態に基づいて、さまざまなグループの個人に対して実行されました。 次に、ADI に水道水または精製水の消費期間を乗じ、それを滞留時間で割ることにより、時間加重法で As への累積曝露量 (mg As kg−1) を計算しました。 As への累積曝露は、O&O、T2D、HTA などの潜伏期間の長い代謝性疾患の発症における予測因子として使用されました。

最終的に募集された参加者 (n = 257) は、飲料水中の As 暴露レベル (サンペドロ: 中程度、レルド: 低、CERHA のない自治体: 非暴露)、O&O、T2D、および T2D の診断の有無に従ってグループ分けされました。 AHT、および性別（女性または男性）。 人口統計、社会経済的状態、栄養、ライフスタイルを評価するために、グループ間で記述統計が実行されました。 さらに、人体測定値と臨床分析（例、BMI、SBP、DBP、FSBG、クレアチニン）、飲料水および尿中のヒ素濃度、ADIおよびヒ素への累積曝露の統計分析が、さまざまなグループに対して実施されました。 私たちは、性別を考慮しながら、飲料水中のヒ素曝露レベル（中程度、低レベル、非曝露）と代謝性疾患の有無に基づいてグループ間の差異を評価しました。

同じ場所および異なる場所で収集された水道水 (地下水) および市販の精製水 (ボトル入り) 中のヒ素への曝露に関する地域的背景を提供するために、多重比較も実行されました。 分散の正規性と均一性の仮定が満たされず、各グループの参加者数が異なるため、ノンパラメトリックなクラスカル・ウォリス検定を使用してグループ間の差異を評価しました。 クラスカル・ウォリス検定で有意な差が検出された場合は、ダンの事後検定を使用して多重比較の p 値を調整しました。

単純線形回帰分析を行って、クレアチニンの正規化前後の飲料水によるヒ素摂取量（ADIおよび累積曝露線量）とその尿中排泄との関係を確立した。

スピアマンの順位相関分析は、尿中のヒ素濃度、ヒ素への累積曝露線量、およびクレアチニンの間の二変量関連性を、人体測定値 (体重、身長、BMI) および臨床分析 (クレアチニン、グルコース濃度、血中) を含むすべての潜在的な予測因子と評価するためにも使用されました。圧力）、食事（例：穀物、野菜、果物、乳製品、肉、家禽、魚介類）、水道水または精製水の飲用（いいえ、はい）、水分摂取率、人口統計（年齢、性別）および社会経済的（例：学歴、貧困レベル）、職種（例：失業者、家事、現場労働者、非公式営業、産業労働者またはマキラ労働者）、職場の距離（近い、遠い）、ライフスタイル（例：飲酒、喫煙、運動）。

ロジスティック回帰モデル (LMR) 分析を使用して、各代謝疾患 (O&O、T2D、AHT) と、性別、場所、性別に調整した飲料水中の As および尿中の As 曝露 (予測変数) との関連性を調べました。滞在時間２４． 食事、ライフスタイル、社会人口動態、経済的地位など、代謝性疾患に関連する可能性のある要因も個別に調整されました。 したがって、代謝性疾患の変動を説明できる最も重要な個人レベルの交絡は、この研究で制御されました。

ヒ素曝露は、連続的（飲料水中のヒ素レベル）、カテゴリ別（飲料水中の中程度、低、および非ヒ素レベル）、または二分法（存在/不在）曝露変数としてモデルに入力されました。 カテゴリ別曝露変数については、中程度（> 25 ～ 125 µg L-1）、低（> 10 ～ 25 µg L-1）、および WHO ガイドライン値の 10 µg L-1 未満を仮定しました。

LRM 分析により、オッズ比 (OR) とそれに対応する 95% 信頼区間 (95% CI) を取得しました。 O&O、T2D、および AHT の蔓延に対するはい/いいえの質問への応答など、二値応答変数の場合、ロジスティック回帰モデルは次のようになります。

ここで \(r\)1 と \(r\)2 は 2 つの応答レベルです。 次に、オッズは次のように計算されます。

exp(βi(Xi + 1)) = exp(βiXi) \(\cdot\) exp(βi) であることに注意してください。 オッズに exp(βi) を乗算したものがユニット オッズ比となり、exp((Xhigh – Xlow)βi) を乗算したものがレンジ オッズ比となります。 OR の大きさは、一般に「関連の強さ」と呼ばれます。 OR ～ 1 は、As への曝露と疾患との間に関連性がないことを示し、OR > 1 は、曝露が疾患の危険因子である可能性があることを示します。 逆に、OR < 1 は、曝露が病気に対する防御因子である可能性があることを意味します。 Wald X2 検定を使用して、各変数の有意性を評価しました。 Wald 検定は、LRM の個々の回帰係数の有意性検定です。 すべての統計分析は、JMP バージョン 14 ソフトウェア (SAS Institute、米国ノースカロライナ州ケアリー) を使用して実行され、p 値 < 0.05 は統計的に有意であるとみなされました。

ヘルシンキ宣言に基づく：ヒトを対象とする医学研究の倫理原則29。 実験プロトコールは、コアウイラ自治大学の倫理委員会によって承認されました。

表 S2 は、この研究で募集された参加者の特徴を場所と性別で階層化して示しています。 飲料水中のヒ素濃度に基づいて、対象者の集団は、中等度の曝露を伴う 30%、低曝露の 43%、および飲料水からのヒ素への曝露のない 27% に分類されました。 募集された参加者は女性が 50 ～ 60%、男性が 40 ～ 50% で構成され、年齢は 45 ～ 64 歳、居住期間は 38 ～ 43 年であり、人生の少なくとも半分をこの国で過ごしたことを示しています。町を研究した。 45 歳から 64 歳までの成人は、メ​​キシコで最も重要な人口層の 1 つ (成人総数の 20%、男性は 1,163 万人、女性は 1,315 万人) であり、成熟した労働年齢であり、T2D のより脆弱なグループです。死因の第一位2。

募集された参加者が完了した調査に基づくと、ほとんどの参加者の社会経済的特徴は一般集団を代表するものでした (表 S1 および S2)。 社会的剥奪の指標に関しては、教育後進性（6 歳未満）が 10% 未満、8 ～ 12 年間の教育を終えた人が 70% 以上、12 年以上の教育を受けている人が 20% 未満でした。 参加者の3分の1から半数は医療サービスや社会保障へのアクセスが限られていた。 参加者のすべての家は、水道、下水排水、電気などの基本的な住宅サービスにアクセスでき、彼らの家は耐久性のある材料で建てられていました。 参加者は、中程度の貧困と、基本的なサービスの欠如による脆弱性の間で比較的均等に分布していました。 参加者の職種は男女ともに35～40％が失業、女性：30～40％が家事、10％未満が現場労働者、10％未満が非正規販売、男性が30％未満が工業またはマキラ労働者、10％が現場労働者であった。 、非公式販売は 10% 未満）。

参加者の食事には、摂取した食品の種類と摂取率に関して類似性が観察されました（表S3）。 食事は主にトウモロコシ、米、豆、肉、鶏肉を中心とし、野菜や果物の種類は限られていました。 魚介類の消費はほとんどありませんでした。 各食品の頻度と分量を考慮すると、参加者の約 30% (28.1 ～ 33.0%) が栄養価が高く高品質な食品を利用できます。 研究の限界は、すべての食事項目がある程度の不正確さで自己報告されたことです。

記入済みの研究アンケートに基づいて、募集された参加者の飲料水源と毎日の摂取量（L d-1）が得られました（表S4）。 サンペドロでは、参加者の 55 ～ 70% が精製水 (ボトル入り) を飲んでいます。 レルドおよび非CERHA自治体では、募集された参加者の65%以上が水道水を飲んでいます。 精製水を飲むと宣言した人のほとんどは、食品の準備（食品のすすぎや調理、食器洗いなど）に水道水を使用していることも認識していました。 参加者の 1 日あたりの水分摂取量は、女性と男性でそれぞれ平均 1.2 ～ 1.8 L d-1、1.6 ～ 2.2 L d-1 でした。 男性は女性よりも有意に多くの水を飲みますが(p < 0.05)、自治体間で有意ではない差が観察されました(p > 0.05)。

飲酒と喫煙の習慣の結果、参加者の10～12％がアルコール（17～19歳で月に1～5回）、8～10％がタバコ（15年以上で1日1～5本）を摂取していることが判明した。 , 自治体間で大きな差はありません（表S5）。

ほとんどの人は、18 ～ 64 歳の成人に対する WHO の推奨 25 よりも少ない身体活動を実践しています。これは、週を通じて中強度の有酸素運動を少なくとも 150 分、または週を通じて高強度の有酸素運動を少なくとも 75 分としています（表S6)。 定期的な運動を行っていると報告した参加者はわずか 16% で、女性の 10 ～ 19.5%、男性の 12.5 ～ 18.2% が中強度から激しい運動に参加していました。 残りの 84% は、低強度の身体活動または座りっぱなしのライフスタイルを報告しました。 性別および自治体間で有意差は観察されなかった(p > 0.05)。

この研究で収集および分析された地下水および飲料水サンプル中の As レベルの統計的概要と、以前の研究から収集されたデータを表 1 に示します。クラスカル・ウォリス検定を使用した複数の (ペアワイズ) 比較に基づいて、地下水サンプルはサンペドロ市（中央値 67.2 ～ 172.9 μg L-1）とレルド市（19.0 ～ 21.0 μg L-1）は、同じ自治体の調査間で同等でした（p > 0.05）。 しかし、サンペドロの As レベルはレルド市のレベルより 3 倍高かった (p < 0.05)。 ナザス、クエンカメ、シモン・ボリバル、マピミでは、地下水中のヒ素濃度 (2.0 ～ 10.7 µg L-1) は、サンペドロ市やレルド市よりも大幅に低かった (p < 0.05)。 飲料水中のヒ素濃度に関しては、サンペドロの値 (30.0 ～ 42.2 μg L-1) はレルドの値 (16.8 ～ 19.4 μg L-1) の 2 倍高かった。 非 CERHA 自治体の水道水中のヒ素濃度 (1.2 ～ 10.0 µg L-1) は、レルドおよびサン ペドロよりも大幅に低かった (p < 0.05)。 2005 ～ 2007 年および 2015 ～ 2017 年の調査中に、ラ コマルカ地域の CERHA および非 CERHA 自治体から収集された地下水中の As レベルの中央値と、編集された過去のデータセットでは、有意差は観察されませんでした (p > 0.05)。

飲料水の量とそれに対応するヒ素濃度、居住年数、体重を用いて、異なるグループの個人について一日当たりのヒ素の平均摂取量と一人当たりの累積被ばく線量が計算された。 3 つの独立した地域にわたる、O&O、T2D、および HTA があると診断されたグループとないグループの中央値を、クラスカル・ウォリスとダンの事後検定によって比較し、性別も考慮しながら多重比較の p 値を調整しました（表2)。 飲料水中のヒ素への曝露が中程度のサンペドロでは、曝露量が低いレルドの人々よりもADIとヒ素の累積線量が著しく高く、両方とも非CERHA自治体の人々よりも高かった。 サンペドロの ADI 値と累積用量（中央値 0.54 ～ 0.59 μg kg-1 d-1 および 7.2 ～ 7.4 mg kg-1）は、レルド（0.22 ～ 0.26 および 2.9 ～ 4.0）の 2 倍、レルドの 10 倍近くでした。非CERHA自治体では（それぞれ0.05と0.6）。 どの場所でも、性別間で有意差は観察されませんでした。

サンペドロ人における尿中 As 排泄量 (中央値 9.4 ～ 18.1 μg U-As L-1) は、レルド人 (4.8 ～ 5.3 μg U-As L-1) の 2 ～ 3 倍、10 倍以上 (0.8 μg U-As L-1) でした。 -1.0 μg U-As L−1) は非曝露者よりも少ない (表 2)。 男女間で有意差は認められなかった。 比較すると、尿中クレアチニンレベルの中央値は、飲料水および性行為におけるヒ素に曝露された地域と非曝露された地域の間で有意な差は示されなかった（中央値 0.6 ～ 0.8 g L-1）。ただし、非曝露女性の最小値が 0.29(0.12) であった。 –0.68) g L−1 (表 2)。 クレアチニンに対して正規化した尿中のヒ素濃度（μg U-As g-1 U-creat）も表 2 に含まれていますが、中央値は 6.8 ～ 15.9 μg U-As g-1 U-creat と大きなばらつきを示しました。 尿曝露と非曝露、または性別間での正規化 As には有意差は観察されませんでした (p > 0.05)。

飲料水中のヒ素濃度とヒ素の取り込み率は、尿中ヒ素の排泄に反映されました。 たとえば、尿中の As と飲料水の間の線形回帰分析 [U-As (μg L−1) = − 1.56 + 0.51*As 飲料水 (μg L−1)、R2 = 0.72、N = 257] は、重要な関連性があります (図 2)。 飲料水中の As の関数と尿中クレアチニン濃度 [尿中の As g-1 クレアチニンのμg] によって正規化された尿中 As のレベルは、有意な関連性も示しました [クレアチニンに正規化された U-As (μg U-As g-1 U- creat) = 5.46 + 0.32*飲料水として (μg L−1)、R2 = 0.68、N = 257] ですが、尿中の正規化されていない As レベルよりも低い値です。

尿中のヒ素 (µg U-As L-1) と飲料水 (µg L-1) 間の回帰直線分析。

尿中ヒ素濃度、ヒ素への累積曝露、およびクレアチニンとすべての潜在的な予測因子との間の関連性は、スピアマンの順位相関分析を使用して評価されました。 有意なスピアマン相関係数 (ρ 値) を表 3 に示します。クレアチニンは尿中 As と有意に関連していることが判明し (ρ = 0.51、p = 0.0044)、これはクレアチニンによる尿中 As の正規化を無効にします。 さらに、尿中のヒ素はヒ素の累積線量と正の相関があった(ρ = 0.67、p < 0.0001)。 As の累積線量は、尿中および飲料水中の As、水道水の摂取率、クレアチニン、クレアチニンに正規化された尿中 As、滞留時間、体重と正の相関があることが判明しました (0.20 < ρ < 0.85、p < 0.0014) ）。 さらに、ヒ素への累積線量は、ボトル入り飲料水の摂取量および消費時間と負の相関があった。 クレアチニンは、飲料水中の As、個人の体重、すべての果物と穀物およびアルコールの摂取量と正の相関があることが判明しました (0.37 ≤ ρ ≤ 0.69、p ≤ 0.0347)。 最後に、尿中の As は T2D の診断時間と正の相関がありました (ρ = 0.56、p = 0.0015)。

クラスカル・ウォリス検定により実施された、異なる病態を有する集団群間の尿中ヒ素濃度の中央値の多重比較と、ダンの事後検定により確認された差異（p < 0.05）を表 4 に示します。サンペドロでは、非肥満の女性が肥満女性よりも尿中に多くのAsが排泄されます。 ただし、肥満男性と非肥満男性の間には有意差は観察されませんでした (p > 0.05)。 T2D と診断された成人は、診断されていない T2D よりも高い尿中 As レベルを示しました (p < 0.05)。 AHTと診断された成人と未診断のAHT成人の間では、尿中Asレベルの大きなばらつきが観察され、有意差はなかった。 Lerdo では、同じ病状の性別間、または同じ性別の病状間で有意差は観察されませんでした (p > 0.05)。 非曝露者の尿中排泄量も、性別と病状の間で有意な差を示さなかった。 サンペドロのすべてのグループで、尿中 As のレベルはレルドの人々よりも有意に高かった (p < 0.05)。 同様に、非曝露者のすべての尿中 As 排泄値は、サンペドロ (7 ～ 13 倍高) およびレルド (2 ～ 5 倍高) では、飲料水中の As に中程度および低度の曝露を受けた人々よりも有意に低かった (p < 0.05)、それぞれ。

サンペドロ市、レルド市、およびラ・コマルカ州の非CERHA自治体におけるO&O、T2D、およびAHTの有病率の合計を表5に示します。BMI分類によると、女性のわずか8.6%、男性の最大38.5%が正常を示しました。体重、34％と38.5％が過体重、57.4％と23％が肥満でした。 レルドでは、女性の 8.7% と男性の 25% が標準体重を示しましたが、それぞれ 31.8 % と 50% が過体重、59.5 % と 25% が肥満を示しました。 CERHA非導入自治体では、女性の10.3％と男性の31％が正常体重を示しましたが、それぞれ40.7％と43.4％が過体重、49％と25.6％が肥満でした。 サンペドロとレルドの人々の肥満有病率には有意差は見られなかったが（p > 0.05）、いずれもラ・コマルカの非CERHA自治体の人々よりも高かった（p < 0.05）。

応用質問に基づくと、T2Dと診断された有病率は、サンペドロで27.3％（女性18.3％、男性33.6％）、レルドで18.4％（女性13.6％、男性20.3％）、レルドで11.7％（女性11.1％、男性15.3％）を占めた。 CERHA 以外の自治体。 人口の少なくとも 5% が質問項目で T2D 診断に対して「いいえ」と回答し、FSBG レベル (> 126 mg dL-1) に基づいて前糖尿病または糖尿病と診断されました。 さらに、参加者の 13 ～ 17% が、コントロールされていない糖尿病を示す値 (FSBG > 200 mg dL-1) を示しました。 宣言されたAHT有病率は、サンペドロ市で34.9%（女性30.8%、男性40.2%）、レルド市で29.9%（女性18.2%、男性33.5%）、CERHA以外の地域では21.7%（女性17.2%、男性28.3%）を占めた。自治体。 SBP と DBP の測定に基づいて、AHT の質問に対して「NO」と宣言した参加者の 2 ～ 3% が両都市の AHT パーセンテージに追加されました。 この研究では診断上の誤り（未診断または誤診）が発生する可能性がありますが、成人におけるT2DおよびAHTの有病率は、質問状の申告に関してわずかに増加しました。 サンペドロではレルド市に関して、T2D と AHT のより高い有病率が観察されました。 さらに、サンペドロとレルドでは、それぞれ飲料水中のヒ素濃度が中程度および低レベルの場合、非曝露者は曝露者よりもT2DとAHTの発生率が有意に低かった。

O&O、T2D、および AHT の有病率に関する ENSANUT 2018 ～ 2019 年の調査の統計的要約は、ラ コマルカ州、ドゥランゴ州、ラ コマルカ州の CERHA (飲料水中のヒ素への中程度および低度の曝露) および非 CERHA 自治体を対象に実施されました。コアウィラ州、メキシコ (表 6)。 サンペドロとレルドの O&O、T2D、AHT の有病率には、それぞれ中等度および低度の As 曝露の他の CERHA 自治体との有意差は認められなかった。 しかし、これらの代謝性疾患の有病率は、ラ・コマルカ州、ドゥランゴ州、コアウイラ州、および全国の非CERHA自治体よりもCERHA自治体の方が著しく高かった。

飲料水中のヒ素曝露と O&O、T2D、および AHT との関連性は、性別（男性と女性）、居住地（例：サンペドロ、レルドおよび非 CERHA 自治体）、曝露ヒ素レベル（例： 、As 曝露の高低）、飲料水中の As の有無（例：CERHA および非 CERHA 自治体）（表 7）。 LMR によって得られる OD は、飲料水中の中程度または低レベルの As に対する曝露集団の代謝性疾患の確率と、非 CERHA 自治体の非曝露集団の代謝性疾患の確率との比として数学的に定義されます。 結果は、性別が肥満、T2D、および AHT の重要な独立した予測因子であることを証明しました。 たとえば、居住自治体に関係なく、女性は男性に比べて肥満になる可能性が 2.3 倍 [OR の逆数および 95%CI 0.4 (0.2 ～ 0.7)] です。 一方、男性は女性に比べ、T2D [OR = 2.0 (1.4-2.3)] および AHT [OR = 2.0 (1.5-2.3)] と診断される可能性が 2 倍高くなります。

ロジスティック回帰分析により、居住自治体が T2D および AHT の重要な予測因子であることが明らかになりました。 たとえば、飲料水中のヒ素への曝露レベルが中程度のサンペドロでは、T2D [OR = 1.7 (1.2-2.0)] と診断される可能性が 1.7 倍、AHT では 1.8 [OR = 1.8 (1.7-1.9)] と診断されます。 As 露出レベルが低い Lerdo と比較して。 また、T2DとAHTと診断される確率は、CERHA自治体（飲料水中にAsが存在する）に居住する人々では、非CERHA自治体（飲料水中にAsが存在しない）に居住する人々よりも、それぞれ1.5～1.8倍と1.4～1.7倍高かった。水）。 コアウイラ州とドゥランゴ州および全国で、サンペドロやレルドを含むCERHA自治体について計算されたODは、非CERHA自治体と比較して、T2DとAHTをそれぞれ1.5～3.3倍、1.6～2.4倍遅らせる可能性が高いことが示された。 肥満に関しては、ラ コマルカ州の CERHA 自治体（存在感、OR = 1.6 (1.1 ～ 2.8)）は非 CERHA 自治体より 1.6 倍高かった。 また、ドゥランゴ州とコアウイラ州および全国的に、サンペドロ市とレルド市を含むCERHA自治体では、肥満になる可能性が1.3～1.9高かった。 しかし、As レベルの曝露は肥満に有意ではありませんでした (1 ～ 1.9 倍、確率 χ2 ≥ 0.137)。

CERHA 地域を代表する地下水中の As レベルの範囲は、既存の歴史的データセット (1940 年代～2000 年代) では 0.5 ～ 880 μg L-1、2005 ～ 2006 年の < 1 ～ 447.5 μg L-1、および 1.5 ～ 643 μg L-1 と変化しています。 −1 2015 ～ 2017 年の調査。 私たちの結果と編集されたデータベースに基づくと、地下水レベルは高い空間変動を示しており、帯水層（トラワリロ、サンペドロ、ビエスカ、ダーティゾーン）の中央から北に向かって南に向かって含有量が高く、地下水に向かって顕著に減少しています。帯水層の西（トレオン・ゴメス・パラシオ・レルド、クリーンゾーン）。 同様の空間分布は数十年前にも観察されました。

地下水中のヒ素の存在によるリスクを軽減するために、地方州間システムは、CERHA 自治体の 130 を超える村やコミュニティに飲料水を供給するための「多角形のきれいな水の貯水池」を確立しました [図 2]。 1;23]。 しかし、主にトレオン・ゴメス・パラシオ・レルド都市圏の浄水ポリゴンとその周辺地域からの集中的な地下水の採取により、帯水層の不足（> 1億2,000万～1億8,300万m3/年）と地下水の枯渇が徐々に引き起こされている（ > 過去数十年間で 1 ～ 3 件（my−1））25。 大量の汲み上げは不自然な地下水勾配を生み出し、「汚れた」ゾーン（例：フランシスコ・イ・マデロ市やサン・ペドロ市）から「きれいな」ゾーン（例：トレオン市やレルド市）まで水を動員し、高濃度の水の侵入を促進します。 As を含む溶質の濃度。 地下水の枯渇が進むと、仮説的には、汲み上げられた水が、この地域のヒ素の発生源の一つである火山岩や貫入岩と長時間相互作用するため、ヒ素レベルが増加すると考えられている。 その結果、汚れたゾーンからきれいなゾーンへの水塊の継続的な移動と混合により、きれいな水貯留層の地下水ポリゴン内の As レベルが増加する可能性があります。 ヒ素への曝露に伴う健康への深刻な影響を考慮すると、この地域で体系的かつ継続的な監視プログラムを実施することが不可欠です。

In high-level CERHA municipalities, most wells showed As levels above the Mexican health standard for As in drinking water of 25 µg L−130, a non-safeguard human health standard." href="/articles/s41598-023-36166-5#ref-CR31" id="ref-link-section-d47696478e4862"> 31 WHO の推奨値の 2.5 倍。 CERHAレベルの低い自治体では、ほとんどの井戸がメキシコの健康基準を下回っています。 しかし、分析された井戸の > 80% は WHO ガイドラインよりも高いレベルでした。 さらに、CERHA 地域の実質的にすべての地下水井戸には、天然水の典型的な値である 1 ～ 2 μg L-110、11、32、33 に関して、ヒ素が大幅に濃縮されています。

飲料水に関しては、メキシコのアスファルトの健康基準を満たすために、CERHA自治体の水道事業者は、国民に供給する前にアス濃縮水（汚い）と低アスファルト水（きれいな）を混合する「タンデオ」と呼ばれるプログラムを実施した。 。 たとえば、サンペドロでは、タンデオのせいで、地下水中のヒ素濃度が飲料水よりも大幅に高くなっています。 しかし、サンペドロの飲料水中のヒ素濃度は依然として WHO ガイドラインの平均 4 倍です。 レルド市では、地下水と飲料水のレベルに有意差はありませんでした。 レルド市の飲料水はメキシコのAs基準を満たしており、WHOのガイドラインの1.5～2倍でした。 サンペドロでは、男性の 1 日あたりの As 摂取率と As の累積曝露量は女性の 2 倍、レルド市では男女の 4 倍でした。 尿中 As 値は、非暴露集団よりも暴露集団の数倍高かった。

地下水や帯水層の乱開発中のヒ素の存在は、住民の健康に影響を与えるだけでなく、ラ コマルカ ラグネラ州の経済的、社会的、環境的持続可能性を損なう20。 CERHA自治体の人々は、基本的な医療サービスと衛生設備が損なわれているため、より脆弱であり、生活水準も劣っています。

Because the toxicological effects associated with prolonged exposure to As is drinking waters are very variable and can lead to severe skin damage (e.g., hyperkeratosis or hyperhidrosis), vascular and hematological lesions (anemia), neurological disorders, decreased sexual activity, malformations congenital and cancer (skin, lung, kidney, gallbladder)8, 11, 15, the WHO recommended a restrictive quality standard of 10 µg L−1 in drinking water15, ." href="/articles/s41598-023-36166-5#ref-CR31" id="ref-link-section-d47696478e4909"> 31, 33. メキシコは、以前 WHO が推奨した飲料水の制限値 25 µg L-1 を数十年間維持しました。 2023 年 5 月 2 日以降、メキシコでは 10 µg L−1 というより厳格な WHO 品質基準が義務付けられました 34。

疫学文献は、O&O5、35、36、37、38、T2D38、39、40、41、42、43、44、45、46、および AHT43、47、48、49、50 を誘発する代謝阻害剤として As の証拠を提供しています。 飲料水中のヒ素の役割が、O&O、T2D、AHTなどの代謝性疾患の蔓延に寄与していることを扱った研究では、高レベルに曝露された人々においては明らかです。 しかし、飲料水中の低度および中度のヒ素への曝露の長期的な影響と代謝性疾患のリスクは依然として不明瞭であるか、議論の余地がある[例、4、37、40、41、51、52]。 例えば、限られた証拠では、As 曝露が BMI53 と逆相関している可能性があることを示唆していますが、我々の調査結果は、BMI と飲料水中の As 曝露との関連性を裏付けていません。

さらに、飲料水中のヒ素暴露レベルがそれぞれ中程度と低レベルのサンペドロ市とレルド市の間では、肥満度に有意差は認められなかった。 しかし、CERHA 自治体と非 CERHA 自治体間の OR に基づくと、暴露された人々の肥満の可能性は、非暴露の人より 1.2 ～ 1.8 高い。 また、この地域のCERHA自治体では、肥満有病率がデュランゴ州やコアウイラ州や全国統計よりも高い。 もう一つの予想外の結果は、博覧会のレベルや居住自治体に関係なく、女性は男性よりも肥満になる可能性が 2 倍を超えていることです。

ラ・コマルカ・ラグネラ州のCERHA自治体におけるこれまでの研究では、無機Asへの曝露が糖尿病誘発性である可能性があることが証明されている42。 著者らは、総尿中 As が 64 ～ 104 μg L-1 の群と 104 μg L-1 を超える群の T2D の OR が、それぞれ 1.9 (1.1 ～ 3.4) と 2.7 (1.5 ～ 4.6) であると報告しました。 私たちのロジスティック回帰モデルにより、サンペドロ市（飲料水中のヒ素濃度が中程度）の人々は、レルド市（曝露濃度が低い）に関して T2D と診断される可能性が高いことが明らかになりました。 また、CERHA 自治体の曝露者における T2D の可能性は、非 CERHA 自治体の人々の場合 1.5 ～ 3.3 高くなります。 さらに、T2D と診断される可能性は男性の方が女性の 2 倍です。 したがって、我々の前向き研究結果は、飲料水からのヒ素への曝露と観察されたレベルの範囲での T2D リスクの増加との関連を裏付けるものである。

飲料水中のヒ素と冠状動脈性心疾患および脳卒中死亡のリスクとの関連性は、低レベルのヒ素（< 10 μg L−1）であっても報告されている39, 48。我々の研究では、サンペドロの人々が次のような症状を示していることも手術室によって証明された。レルドよりもAHTのリスクが高い。 さらに、CERHA自治体の曝露者がAHTに罹患する可能性は、非CERHA自治体に比べて1.6～2.4倍高い。 T2Dで観察されたように、AHTの可能性は男性の方が女性より2倍高いです。

男性は女性よりもT2DおよびAHTの診断を受けやすい傾向にありました。 これらの結果は、As の 1 日あたりの摂取率と累積曝露量がレルド人よりもサンペドロの方が高く、男性は女性の 2 倍であることと一致しています。 肥満有病率に関しては、女性の方が男性よりも高い確率を示し、飲料水中のヒ素への曝露が中等度および低度のサンペドロとレルドの間で、有意でない差がそれぞれ観察されました。 したがって、As と肥満の関係は不明です。 非 CERHA 自治体の地下水の平均 As 濃度は、CERHA 自治体と比較して低い (< 10 µg/L)。 しかし、飲料水を介した非常に低濃度のヒ素への慢性曝露による人間の健康への影響は不明です。

文献の系統的レビューに基づくと、ヒトの As 代謝には 3 つの主要なステップが含まれます [例、19、36、54、55、56、57]: (1) 摂取されたヒ酸塩 (AsV、50 ～ 70%) または飲料水中の亜ヒ酸塩 (AsIII) は胃腸管から直ちに吸収され、(2) AsV は急速に AsIII に還元され、(3) 酸化的メチル化により、AsIII はモノ (MAsIII)、ジメチル化 (DMasIII)、またはトリメチル化 (TMasIII) になります。 ）代謝物。

メチル化は、体からの主に尿への As の排泄を促進します (DMA > > MMA > TMA)。 メチル化の程度は、年齢（成人＞子供）と性別（女性＞男性、特に妊娠中）によって異なります54,56。尿中のAsの種を測定することにより、体内でのAsの変化と代謝についての貴重な洞察が得られます。 ラ・コマルカ・ラグネラ州のCERHA自治体の被曝住民を対象に実施された研究では、尿中に高濃度のAsが報告されており、主にDMA（75～78％）、次にMMA（10～12％）、無機As（10～15％）が続いている。 19、55。

As と代謝性疾患との関連性は、メチル化ヒ素に関連していると考えられます。 例えば、これらの化合物は膵臓β細胞の機能とインスリン産生の強力な阻害剤であり、骨格筋、培養脂肪細胞、または腎臓細胞による基礎的またはインスリン刺激性のグルコース取り込みを阻害します57。 曝露されたヒトにおけるヒ素代謝に関連する生化学的変化は、さまざまな悪影響を引き起こす可能性があります。 これらには、リポジストロフィーの誘発と体脂肪含量の増加、空腹時高血糖、耐糖能障害、インスリン抵抗性、正常な肝機能と血清脂質プロファイル（総コレステロール、HDL コレステロール、LDL コレステロール、トリグリセリドなど）の混乱が含まれます 35。 36、37、58。これらの変化の累積的な影響は、肥満やその他の代謝性疾患の発症に寄与します。

一方、肥満と T2D は、As36、37、38、40、42、56、58 を代謝する身体の能力に影響を及ぼし、それによって尿を介したその排泄を増加または制限する可能性があります。 私たちの研究で観察されたように、代謝の変化は尿中のAsレベルとクレアチニンの間の強い相関関係に反映されています。 さらに、クレアチニンレベルの上昇は、肥満の人や、糖尿病に関連する慢性腎臓および腎疾患のある人で観察されます 59, 60。T2D の病因は、As の代謝と排泄に影響を与える可能性があります。 まず、T2D は血糖値の上昇により尿生成量の増加 (多尿) を引き起こす可能性があり、その結果、水分の排出量が増加し、As40、45、61 などの特定の物質の排泄量が増加します。 逆に、慢性腎臓病を伴う進行した T2D では、尿量の減少が引き起こされる可能性があります。尿の生成により、体内のヒ素濃度が上昇します43。 私たちの研究では、T2Dと診断され、飲料水中のAsに曝露された参加者は、より高い尿中As排泄を示し、T2Dの診断期間に応じて尿中のAsのレベルが増加し、腎機能の潜在的な変化を示唆しています。 非肥満女性はより多くの As を尿中に排泄したが、これは飲料水の摂取量が多いことで説明される可能性がある。

クレアチニンは、研究研究において尿中 As レベルを正常化するために一般的に利用されています 59、62、63、64。 しかし、私たちの調査では、クレアチニンレベルと尿中ヒ素レベルとの間に相関関係があることが明らかになり、正規化がヒ素曝露の過小評価などの不正確な結果につながる可能性があることを示しています65,66。さらに、クレアチニンレベルと個人の体重との間に相関関係が観察されました。筋肉量の影響を受けることが知られています 66, 67。したがって、尿中 As レベルの正規化方法としてクレアチニンを使用する場合は注意が必要です。 あるいは、体の大きさや筋肉量への影響が少ない尿比重は、クレアチニンの代わりに正規化に有用な方法です 68, 69。 私たちの研究では、このパラメーターは測定されませんでした。

尿中のヒ素濃度は肥満、心血管疾患のリスク、糖尿病と関連している19、37、42、45が、飲料水中のヒ素およびこれらの健康状態と強い関連性が見出されている70、71。我々の結果は、飲料水中のヒ素濃度を使用することが証拠を提供するものである。許容可能な 1 日摂取量 [ADI] とヒ素の累積用量を含む、調査中の研究課題に関連したヒ素曝露を評価するための信頼できる方法です。 しかし、As 種が尿と水の両方に存在することを確認することで、より正確なリスク評価と、As 曝露に関連する潜在的な健康影響の包括的な理解が可能となり、As 総レベルのみを測定する限界を超えます 19, 55。CERHA 自治体に住む人々は、脆弱な状態にあります。私たちの研究で証明されたように、代謝性疾患（O&O、T2D、およびAHT）のみが証明されていますが、As代謝と癌の関連性もラ・コマルカ・ラグネラで報告されています。 マルクネヒトら。 (2023)20 は、CERHA 自治体で As を含む水を飲んでいる人口の生涯がん発症リスクは、10,000 人の子供で 0.5 ～ 61 例、10,000 人の成人で 0.2 ～ 33 例の範囲であると推定しました19。 著者らはまた、生涯がんリスクの許容増分レベルを超える確率は、小児では96％、成人では83％であると報告した。

飲料水中の As と総尿中 As および As/クレアチニンとの関連性は、研究集団における飲料水が As の主な供給源であることを証明しました。 したがって、ラ コマルカ ラグネラ州では、飲料水が As 暴露の主な経路となっています。 ただし、食事源を含む他のヒ素の供給源も無視すべきではないことに注意することが重要です。 例えば、大型の海洋魚や海産物には高レベルの As が含まれており、人間の重要な食事性 As 源を構成しています 72。 しかし、質問の申告に基づくと、これらの魚介類の消費は人口の間でまれです（たとえば、摂取量が 5 g/日未満で月に 1 回）。 したがって、我々の研究対象集団では、総尿中 As に対する海洋魚および海産物の寄与は低い。

この CERHA 地域では、地下水は農業分野 (アルファルファ、クルミ、メロン、さまざまな野菜の栽培) の灌漑にも使用されているほか、家畜 (牛、豚、ヤギ) や家禽 (鶏、七面鳥) の飲用にも使用されています。 コマルカ ラグネラは国内有数の乳製品と家禽肉の生産者であり、飼料とクルミの重要な生産者でもあります。 地下水中に存在するヒ素は食物連鎖に入り、農作物や畜産物を汚染する可能性があります。 さらに、食品の準備に使用される水道水は、CERHA 自治体の住民にとって As の直接の供給源として機能します。 したがって、CERHA 自治体内の家庭での調理中に、その地域産の食品中に As が存在する可能性を緊急に調査することが重要です。 この調査は、これらの供給源からのヒ素摂取の寄与と、それが人口に及ぼす潜在的な影響を評価することを目的とすべきである。 さらに、汚染された飲料水や飼料材料を通じてアスファルトに曝露された家畜は健康への悪影響を被る可能性があり73、この分野での更なる調査の必要性が強調されている。

メキシコ中北部の CERHA 地域の地下水中に自然に濃縮された As は 1960 年代から発生し (0.3 ～ 880 μg L-1)、現在も存続しています (0.5 ～ 447.5 μg L-1)。 中程度および低レベルの CERHA 自治体の代表であるサンペドロ市とレルド市の水管理政策により、水道水中の As レベルは 117.2 ～ 172.9 から 70 µg L-1 未満に、また 34.3 から 19.4 ～ 21 µg L-1 に減少しました。過去20年間で−1。 しかし、サンペドロとレルドは飲料水に関するWHOのガイドラインより4倍、1.5～2倍高い。 その結果、人々は依然として飲料水中の低レベルおよび中レベルのヒ素にさらされています。 したがって、As は依然として健康に関する公衆の関心事です。 飲料水中の As と総尿中 As、As/クレアチニンおよび尿中 As 排泄とクレアチニンとの高い相関関係は、飲料水が我々の研究対象集団における As の主な供給源であることを証明しました。 毎日のヒ素摂取率、ヒ素の累積曝露量、尿中ヒ素の総量、およびクレアチニンに対する尿中ヒ素の正規化値は、性別（男性＞女性）および居住地（サンペドロ＞レルド＞非CERHA自治体住民）間で有意な差を示した。

ラ・コマルカ・ラグネラ州では、飲料水中のヒ素濃度が低から中程度であり、複数の原因に関連する肥満、T2D、およびAHTの蔓延があり、これらの代謝性疾患の危険因子としての飲料水中のヒ素の定量化は複雑である。 例えば、As レベルが中程度と低レベルのばく露をそれぞれ受けたサンペドロ市とレルド市の間では、肥満率に有意差は認められなかった。 また、BMI と飲料水中のヒ素への曝露の間には有意ではない関連性も見られました。 しかし、肥満の確率は、暴露された人々（CERHA自治体）では、暴露されていない人々（非CERHA自治体）に比べて2倍高かった。 さらに、サンペドロ市の人々は、レルド市や非CERHA市の人々よりもT2DおよびAHTと診断される確率が高かった。 これらの発見は、ヒ素への曝露が糖尿病と高血圧の発症リスクを増加させる可能性があるというさらなる証拠を提供します。 最後に、奇数比は、男性の方が女性よりもT2DおよびAHTのリスクが高いことを示し、一方、女性は男性に比べて肥満になる確率が高いことを示しました。

原因と結果の議論の余地のない証拠（例えば、ヒ素への曝露と代謝性疾患）は、我々の証拠は、CERHA自治体の飲料水中のヒ素に関連するT2DおよびAHTの有病率の高さと首尾一貫している。 しかし、この地域のほとんどの人々は、ヒ素の毒性によるこれらの急性の悪影響を知りません。 さらに、代謝性疾患の有病率は依然として増加しています。

同じ年齢層（45～64歳）、同様の社会経済的条件（例：医療サービス、社会保障、住宅における基本サービスへのアクセス、貧困率、教育レベル）および食事内容（例：穀物、野菜、果物と動物性タンパク質）は、代謝性疾患の変動を説明できる As 以外の差異を制御するのに役立ちました。 ただし、結果は他の人口セクターに一般化できない可能性があります。 したがって、年齢カテゴリーと社会経済レベル間の違いを評価する大規模なサンプルサイズを用いた今後の研究で、私たちの発見を確認する必要があります。 さまざまな用量での暴露としての飲料水が代謝性疾患のリスクに及ぼす影響については、さらなる疫学研究が必要です。

なぜなら、地下水からの As は食物連鎖に送られるため、人間にとっての第 2 の半金属源として地域の農畜産物中に As が存在するかどうかを調査する必要があるからです。 また、水道水に関連する家庭での調理中に添加される As についても調査する必要があります。 As の栄養移行と食品中の As の存在は、ラ コマルカ ラグネラ州の経済的、社会的、環境的持続可能性を損なう可能性もあります。

ラ・コマルカ・ラグネラ住民へのアス曝露の人間の健康を保護するために、メキシコ国家は、水と衛生に対する人権の順守を保証しなければならない：（1）十分な量（1日当たり20～50リットルの飲料水）、（2）家やその近くでアクセスできる、(3) 健康的 (健康上のリスクがない)、(4) あらゆる状況で利用可能でアクセスできる74。 したがって、CERHA自治体にFree-As飲料水を供給するには、水の保護と管理が最優先事項でなければなりません。 何十年にもわたって飲料水に含まれる As が慢性的に暴露されてきた後、メキシコ州は政府の政策「Agua saludable para La Laguna」（ラ・ラグーナのための健康的な水）で対応し、地下水の As を濃縮した地下水の代わりに量と質の水を国民に提供することになった。ナザス川からの地表水が流れる帯水層。 追加の措置には、As が人の健康に及ぼす影響について専門的な医療的ケアを提供するために、影響を受けた人々の数を知るための疫学調査が含まれなければなりません。 飲料水や食事中の無機ヒ素への慢性曝露によるリスクについて国民に知らせること75。 また、帯水層の地下水位の漸進的な低下の原因と、この HACRE 地域におけるヒ素の存在を調査すること。

著者らは、この研究の結果を裏付けるデータが論文およびその補足資料内で入手可能であることを確認しています。

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研究室での支援とデータ処理については、H. Bójorquez-Leyva、Y. Montano-Ley、CL Jocobi-Aguilar、S. Soto-Morales に感謝します。

コアウイラ自治大学およびコアウイラ保健長官との共同研究。 プロジェクト中の経費は、責任ある研究者のグループによって公平な株式で発行されました。 この研究は、メキシコ国立自治大学から M. ソト-ヒメネスに授与された助成金 [助成番号 PASPA-DGAPA9 2018–2019]」によって支援されました。

生物医学研究センター、コアウイラ自治大学、トレオンユニット、トレオン、メキシコ

BL サンチェス＝ロドリゲス、I. カスティージョ＝マルドナド、D. ペドロサ＝エスコバル

コアウイラ自治大学医学部、トレオンユニット、トレオン、メキシコ

D. デルガディーロ＝グスマン

メキシコ国立自治大学海洋科学・陸水学研究所、Av. Joel Montes Camarena、82040、マサトラン、シナロア州、メキシコ

MF ソトヒメネス

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SRBL と SJMF はプロジェクトを設計および監督しました。 著者全員がサンプルの調査、収集、準備、分析に貢献し、結果の解釈に貢献しました。 SRBL と SJMF が主導して原稿を執筆しました。 著者全員が批判的なフィードバックを提供し、研究、分析、原稿の形成に貢献しました。

MFソトヒメネスへの通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

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転載と許可

サンチェス・ロドリゲス、BL、カスティージョ・マルドナド、I、ペドロサ・エスコバル、D. 他コマルカ・ラグネラ州（メキシコ中北部）における肥満、糖尿病、高血圧と飲料水中のヒ素との関連。 Sci Rep 13、9244 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41598-023-36166-5

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受信日: 2022 年 12 月 30 日

受理日: 2023 年 5 月 30 日

公開日: 2023 年 6 月 7 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-36166-5

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