BACKGROUND: Exposure to metals has been associated with cardiovascular disease (CVD) end points and mortality, yet prospective evidence is limited beyond arsenic, cadmium, and lead. In this study, we assessed the prospective association of urinary metals with incident CVD and all-cause mortality in a racially diverse population of US adults from MESA (Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis). METHODS: We included 6599 participants (mean [SD] age, 62.1 [10.2] years; 53% female) with urinary metals available at baseline (2000 to 2001) and followed through December 2019. We used Cox proportional hazards models to estimate the adjusted hazard ratio and 95% CI of CVD and all-cause mortality by baseline urinary levels of cadmium, tungsten, and uranium (nonessential metals), and cobalt, copper, and zinc (essential metals). The joint association of the 6 metals as mixture and the corresponding 10-year survival probability was calculated using Cox Elastic-Net. RESULTS: During follow-up, 1162 participants developed CVD, and 1844 participants died. In models adjusted by behavioral and clinical indicators, the HR (95% CI) for incident CVD and all-cause mortality comparing the highest with the lowest quartile were, respectively: 1.25 (1.03, 1.53) and 1.68 (1.43, 1.96) for cadmium; 1.20 (1.01, 1.42) and 1.16 (1.01, 1.33) for tungsten; 1.32 (1.08, 1.62) and 1.32 (1.12, 1.56) for uranium; 1.24 (1.03, 1.48) and 1.37 (1.19, 1.58) for cobalt; 1.42 (1.18, 1.70) and 1.50 (1.29, 1.74) for copper; and 1.21 (1.01, 1.45) and 1.38 (1.20, 1.59) for zinc. A positive linear dose-response was identified for cadmium and copper with both end points. The adjusted HRs (95% CI) for an interquartile range (IQR) increase in the mixture of these 6 urinary metals and the corresponding 10-year survival probability difference (95% CI) were 1.29 (1.11, 1.56) and –1.1% (–2.0, –0.05) for incident CVD and 1.66 (1.47, 1.91) and –2.0% (–2.6, –1.5) for all-cause mortality. CONCLUSIONS: This epidemiological study in US adults indicates that urinary metal levels are associated with increased CVD risk and mortality. These findings can inform the development of novel preventive strategies to improve cardiovascular health.

Introduction Cigarette smoking leads to altered DNA methylation at the aryl-hydrocarbon receptor repressor (AHRR) gene. However, it remains unknown whether pipe or cigar smoking is associated with AHRR methylation. We evaluated associations of non-cigarette tobacco use with AHRR methylation and determined if AHRR methylation was associated with smoking-related health outcomes. Methods Data were pooled across four population-based cohorts that enrolled participants from 1985 to 2002. Tobacco exposures were evaluated using smoking questionnaires. AHRR cg05575921 methylation was measured in peripheral blood leucocyte DNA. Spirometry and respiratory symptoms were evaluated at the time of methylation measurements and in subsequent visits. Vital status was monitored using the National Death Index. Results Among 8252 adults (mean age 56.7±10.3 years, 58.1% women, 40.6% black), 4857 (58.9%) participants used cigarettes and 634 (7.7%) used non-cigarette tobacco products. Exclusive use of non-cigarette tobacco products was independently associated with lower AHRR methylation (−2.44 units, 95% CI −4.42 to −0.45), though to a lesser extent than exclusive use of cigarettes (−6.01 units, 95% CI −6.01 to −4.10). Among participants who exclusively used non-cigarette tobacco products, reduced AHRR methylation was associated with increased respiratory symptom burden (OR 1.60, 95% CI 1.03 to 2.68) and higher all-cause mortality (log-rank p=0.02). Conclusion Pipe and cigar smoking were independently associated with lower AHRR methylation in a multiethnic cohort of US adults. Among users of non-cigarette tobacco products, lower AHRR methylation was associated with poor respiratory health outcomes and increased mortality. AHRR methylation may identify non-cigarette tobacco users with an increased risk of adverse smoking-related health outcomes.

American Indian populations have experienced marked disparities in respiratory disease burden. Extracellular vesicle-encapsulated microRNAs (EV-miRNAs) are a novel class of biomarkers that may improve recognition of lung damage in indigenous populations.

BACKGROUND: Volatile organic compounds (VOCs) are ubiquitous environmental pollutants. Exposure to VOCs is associated with cardiovascular disease risk factors, including elevated blood pressure in susceptible populations. However, research in the general population, particularly among nonsmoking adults, is limited. We hypothesized that higher VOC exposure is associated with higher blood pressure and hypertension, among nonsmokers. METHODS: We included 4 cycles of data (2011–2018) of nonsmoking adults (n=4430) from the National Health and Nutrition Examination Survey. Urinary VOC metabolites were measured by ultraperformance liquid chromatography-mass spectrometry, adjusted for urine dilution, and log-transformed. We estimated mean differences in blood pressure using linear models and prevalence ratio of stage 2 hypertension using modified Poisson models with robust standard errors. Models were adjusted for age, sex, race and ethnicity, education, body mass index, estimated glomerular filtration rate, and National Health and Nutrition Examination Survey cycle. RESULTS: Participants were 54% female, with a median age of 48 years, 32.3% had hypertension, and 7.9% had diabetes. The mean differences (95% CI) in systolic blood pressure were 1.61 (0.07–3.15) and 2.46 (1.01–3.92) mm Hg when comparing the highest with the lowest quartile of urinary acrolein (N-acetyl-S-[2-carboxyethyl]-L-cysteine) and 1,3-butadiene (N-acetyl-S-[3,4-dihydroxybutyl]-L-cysteine) metabolites. The prevalence ratios for hypertension were 1.06 (95% CI, 1.02–1.09) and 1.05 (95% CI, 1.01–1.09) when comparing the highest with lowest quartiles of urinary acrolein (N-acetyl-S-[2-carboxyethyl]-L-cysteine) and 1,3-butadiene (N-acetyl-S-[3,4-dihydroxybutyl]-L-cysteine), respectively. CONCLUSIONS: Exposure to VOCs may be a relevant yet understudied environmental contributor to cardiovascular disease risk in the nonsmoking, US population.

Arsenic is a ubiquitous toxic metalloid causing serious health problems. Speciation analysis of arsenic in human urine provides valuable insights for large-scale epidemiological studies and informs on sources of exposure as well as human metabolism. The Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA) is a valuable cohort for assessing chronic low-moderate arsenic exposure and health effects in an ethnically diverse US population. We present a state-of-the-art arsenic speciation analysis methodology and its application to 7677 MESA spot urine samples based on high-performance liquid chromatography coupled to inductively coupled plasma mass spectrometry. This method is fast, robust and detects a total of 11 individual As species at method detection limits of 0.02–0.03 μg arsenic/L urine for each individual species. Our analytical approach features excellent mean method accuracy (98%) and precision (5%) for the main arsenic species in urine (arsenobetaine, methylarsonic acid, dimethylarsinic acid, and total inorganic As); intra- (3–6%) and inter-day coefficients of variability (5–6%); column recovery (96 ± 7%); and spike recovery (97 ± 6%). The main arsenic species were detectable in ≥95% of urine samples due to the implementation of an oxidation step. Each individual minor arsenic species was detectable in ≤25% of all urines, although at least one of them was detected in almost half the participants. We identified two minor urinary arsenic species as dimethylarsinoylacetic acid and dimethylarsinoylpropionic acid, potential metabolites of seafood-related arsenicals. We observed differences in individual As species excretion by race/ethnicity, with Asian-American participants featuring 3–4 times higher concentrations compared to other participants. We also found differences by site, body mass index, smoking status, rice intake, and water arsenic levels, potentially indicating different exposures or related to individual bio-metabolism. The proposed approach is suitable for epidemiological studies and the collected data will constitute the base for future research on potential health effects of chronic low-level arsenic exposure.

Urban street trees offer cities critical environmental and social benefits. In New York City (NYC), a decadal census of every street tree is conducted to help understand and manage the urban forest. However, it has previously been impossible to analyze growth of an individual tree because of uncertainty in tree location. This study overcomes this limitation using a three-step alignment process for identifying individual trees with ZIP Codes, address, and species instead of map coordinates. We estimated individual growth rates for 126,362 street trees (59 species and 19% of 2015 trees) using the difference between diameter at breast height (DBH) from the 2005 and 2015 tree censuses. The tree identification method was verified by locating and measuring the DBH of select trees and measuring a set of trees annually for over 5 years. We examined determinants of tree growth rates and explored their spatial distribution. In our newly created NYC tree growth database, fourteen species have over 1000 unique trees. The three most abundant tree species vary in growth rates; London Planetree (n = 32,056, 0.163 in/yr) grew the slowest compared to Honeylocust (n = 15,967, 0.356 in/yr), and Callery Pear (n = 15,902, 0.334 in/yr). Overall, Silver Linden was the fastest growing species (n = 1,149, 0.510 in/yr). Ordinary least squares regression that incorporated biological factors including size and the local urban form indicated that species was the major factor controlling growth rates, and tree stewardship had only a small effect. Furthermore, tree measurements by volunteer community scientists were as accurate as those made by NYC staff. Examining city wide patterns of tree growth indicates that areas with a higher Social Vulnerability Index have higher than expected growth rates. Continued efforts in street tree planting should utilize known growth rates while incorporating community voices to better provide long-term ecosystem services across NYC.