Environment International：重点实验室皮静波教授和刘盛男教授团队构建全新镉的人体生理毒代动力学模型

环境镉暴露是重要的公共卫生学问题。生理毒代动力学模型作为一种新途径方法可以定量预测镉在人体内吸收、分布、代谢和排泄过程，为镉的下一代风险评估提供重要的定量依据。虽然已有镉的人体生理毒代动力学模型构建并应用于镉的健康风险评估，但几乎全部的主流模型都沿用1978年Kjellström和Nordberg首次构建的模型框架。尽管现有模型在一些特征和应用上有所更新，但仍存在诸多不足，主要包括未纳入生理血流、胃肠道吸收镉首先进入系统血液而非门静脉血液、部分尿液和粪便镉直接从血液排出以及使用经验调整因子以显著降低高估的血浆镉等。

在2026年2月18日，皮静波教授和刘盛男教授团队在环境健康领域权威期刊Environment International（中科院一区，IF²⁰²⁵=9.7）杂志上发表题为“A modernized human physiologically based toxicokinetic model of cadmium”的文章，构建全新镉的人体生理毒代动力学模型，并利用模型对镉的毒代动力学过程进行更精准的定量分析。

本研究构建的镉的人体生理毒代动力学模型结构包括肺（肺泡腔）、肠道（肠腔）、组织外血液、肝脏、肾脏和其他组织六个主要房室，并将流向组织的生理血流纳入到模型中。同时将肝脏、肾脏和身体其他部分分成各自的组织血液和组织子房室，更准确地描述血液和这些组织之间不同镉组分的交换，明确了不同血液镉组分（血浆游离镉、镉-金属硫蛋白、红细胞镉）之间的相互作用。在肝脏和肾脏中，我们将镉视为两个不同的组分，游离镉和镉-金属硫蛋白。它们可以在组织中可逆结合和解离，并以组织特异性的方式进出组织。本模型胃肠道吸收镉的入口从原始模型的全身系统血液更新为肝血，以符合肝-门系统的生理学事实。在肾脏内，我们增加了一个肾脏滤液子房室，该子房室可以更准确地描述肾小管重吸收和尿镉的排泄。

本研究所构建的镉暴露人体生理毒代动力学模型在镉组织浓度和不同血液镉组分之间的比例等各个方面相比于现有模型都取得了更好的预测性能，能够模拟肝脏和肾脏中游离镉和镉-金属硫蛋白的比例，这是在以往的众多研究中无法模拟的。此外，本研究预测了肝脏、肾脏和其他组织的镉负荷分别全身镉负荷的约1/5、1/3和1/2，这与WHO以及现有研究估计的比例非常相近。通过解决现有模型的局限性，本研究构建的镉的人体生理毒代动力学模型实现了对镉毒代动力学过程更准确的定量预测，并为未来将模型拓展到种群模型和对人体镉暴露进行更加精准的健康风险评估提供了全新的框架。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.envint.2026.110150

作者信息：

第一作者：崔越，博士研究生，中国医科大学公共卫生学院、环境应激与慢病防控教育部重点实验室。

第二作者：皮静波，教授，中国医科大学公共卫生学院、环境应激与慢病防控教育部重点实验室。

通讯作者：刘盛男，教授，中国医科大学公共卫生学院、环境应激与慢病防控教育部重点实验室；张强，教授，埃默里大学罗林斯公共卫生学院。