长期PM2.5暴露与代谢组学特征关联：揭示空气污染诱发炎症与氧化应激的分子机制

本研究针对长期PM2.5暴露对年轻人群代谢组的影响展开回顾性队列研究，通过高分辨率网格数据与LC-MS非靶向代谢组学技术，首次在中国山东地区大学生群体中发现60种代谢物异常，涉及酪氨酸代谢、精氨酸生物合成及不饱和脂肪酸代谢等通路，并揭示性别特异性差异，为空气污染健康风险防控提供分子层面证据。

　　

空气污染已成为全球公共卫生的重大挑战，其中细颗粒物PM_2.5因能穿透肺泡屏障引发系统性炎症和代谢紊乱备受关注。尽管已有研究提示PM_2.5与心血管疾病、呼吸系统疾病的关联，但其对年轻人群代谢稳态影响的分子机制仍不明确。尤其在中国等发展中国家，持续高浓度PM_2.5暴露背景下，亟需揭示其早期生物标志物和干预靶点。

为回答这一问题，滨州医学院联合北京大学医学中心的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表了一项开创性研究。该研究创新性地采用1 km×1 km高精度PM_2.5网格数据，结合1930名山东高校新生血浆样本的非靶向代谢组学分析，系统探索了长期PM_2.5暴露与代谢特征的关系。

研究团队运用三项关键技术：基于中国高分辨率大气污染物数据集(CHAP)的空间暴露评估、液相色谱-质谱联用(LC-MS)平台进行血浆代谢物检测，以及多变量线性回归模型结合通路富集分析的生物信息学方法。通过严格质量控制，最终锁定60个显著改变的代谢物。

3.1 人口统计学特征
队列以18.2±0.7岁健康青年为主，男性占42.2%，PM_2.5年均暴露浓度达51.16±10.89 μg/m³，远超WHO指南限值。

3.3 PM_2.5暴露后的代谢紊乱
核心发现聚焦于三大通路：酪氨酸代谢中关键神经递质前体水平降低，可能影响能量代谢与氧化应激；精氨酸生物合成中L-鸟氨酸显著升高，提示尿素循环异常；不饱和脂肪酸代谢中γ-亚麻酸(GLA)和花生四烯酸(AA)的失衡，反映促炎/抗炎平衡被打破。

3.4 性别特异性变异
女性以氨基酸代谢紊乱为主，如甘氨酸-丝氨酸-苏氨酸代谢通路；男性则额外出现甘油磷脂代谢异常，可能与雌激素的抗氧化保护作用差异相关。

讨论部分深入阐释了代谢紊乱的生物学意义。酪氨酸代谢障碍可能通过影响多巴胺合成与三羧酸循环(TCA cycle)干扰神经功能和能量稳态；精氨酸-一氧化氮通路异常暗示内皮功能障碍风险；而AA/PA等脂质介质的变化直接印证了PM_2.5诱发炎症反应的分子机制。特别值得注意的是，男性对PM_2.5的代谢敏感性更高，这为制定差异化防护策略提供了依据。

该研究的公共卫生意义在于：首次在发展中国家年轻群体中建立PM_2.5-代谢组关联图谱，提出的酪氨酸代谢、ω-6脂肪酸等生物标志物可用于高风险人群早期筛查。作者建议将代谢组学监测纳入环境健康评估体系，并通过补充抗炎饮食（如富含ω-3脂肪酸食物）缓解PM_2.5危害。未来研究需结合炎症因子检测，进一步验证这些代谢物作为预防干预靶点的可行性。