职业暴露于无定形二氧化硅纳米颗粒对肺功能及代谢组学特征的影响研究

为解决职业暴露于无定形二氧化硅纳米颗粒（SiNPs）对人体健康的影响问题，研究人员通过人群队列研究，结合肺功能测试（FVC、FEV1 、FEF25%–75% ）和血清代谢组学分析，发现SiNPs暴露可导致肺功能下降及代谢紊乱（如色氨酸代谢、鞘脂代谢异常），并首次揭示环境污染物（TEMPO、PFOS）与肺功能的关联。该研究为SiNPs的职业安全评估提供了重要流行病学证据。

　　

二氧化硅纳米颗粒（Silica nanoparticles, SiNPs）作为全球年产量达150万吨的第二大合成纳米材料，广泛应用于食品、化妆品和生物医学领域。然而，其优异的生物相容性与大比表面积特性，也引发了职业暴露人群的健康隐忧。既往动物实验已证实SiNPs可诱发肺部炎症、纤维化甚至肿瘤，但人类流行病学证据长期缺失。更棘手的是，传统毒性评估方法难以捕捉早期代谢扰动，而代谢组学技术为这一难题提供了新思路。

为填补这一空白，来自中国的研究团队在内蒙古某SiNPs生产工厂展开了一项开创性研究。他们采用1:3匹配的病例对照设计，纳入15名暴露工人和45名健康对照，通过胸部X线、肺功能测试和高分辨代谢组学（UPLC-MS）技术，首次系统揭示了SiNPs对人类肺功能及代谢网络的复杂影响。

研究团队运用三大关键技术：1）基于职业环境的粉尘浓度监测量化暴露水平；2）标准化肺功能测试（包括FVC、FEV₁
等8项参数）；3）非靶向代谢组学结合KEGG通路分析。结果显示，暴露组工人肺部出现纹理紊乱等异常，肺功能参数FVC、FEV₁
和FEF_25%–75%
显著降低（降幅达11.3%-15.7%）。代谢组学鉴定出15种差异代谢物，其中脂类和氨基酸代谢物占比73%，涉及色氨酸代谢、苯丙氨酸代谢和鞘脂代谢三条核心通路。

尤为重要的是，研究发现环境污染物2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）和全氟辛烷磺酸（PFOS）与肺功能参数呈显著负相关。这一现象提示SiNPs可能作为"特洛伊木马"，增强其他污染物的肺部蓄积效应。在讨论环节，作者指出该发现为"纳米颗粒-污染物协同效应"理论提供了首个人类证据，并强调FEF_25%–75%
可作为小气道损伤的早期敏感指标。

这项发表于《Toxicology Letters》的研究具有三重里程碑意义：首先，建立了SiNPs暴露与人类肺功能损伤的剂量-效应关系；其次，发现TEMPO/PFOS等污染物与纳米颗粒的协同毒性机制；最后，构建了"肺功能-代谢通路-环境污染物"的三维评估体系。这些成果不仅为制定SiNPs职业暴露限值提供了科学依据，更为纳米毒理学的组学研究范式树立了新标杆。正如作者所言，未来需要扩大样本量验证代谢标志物，并探索个体防护措施对代谢异常的干预效果。