六价铬饮水暴露人群尿液代谢组学分析揭示代谢紊乱及潜在生物标志物

本研究针对饮用水六价铬(Cr(VI))暴露的健康风险，采用UPLC-QTOF/MS非靶向代谢组学技术，发现30种差异代谢物涉及尿素循环、类固醇合成等13条通路，鉴定出N-神经酰胺鞘氨醇等8个AUC>0.8的生物标志物，为Cr(VI)毒性机制和早期风险评估提供新依据。

　　

铬污染已成为全球性环境健康问题，其中六价铬(Cr(VI))因其强氧化性和致癌性被国际癌症研究机构(IARC)列为Ⅰ类致癌物。尽管工业排放是主要污染源，但自然地质因素导致的地下水铬超标在偏远农村地区尤为突出。传统流行病学方法难以捕捉低剂量长期暴露的早期健康效应，而代谢组学技术能通过小分子代谢物变化揭示毒性机制。

为探究饮用水Cr(VI)暴露的代谢干扰特征，研究人员在中国中西部铬超标农村开展病例对照研究。通过UPLC-QTOF/MS技术分析100名居民尿液样本，结合多变量统计和ROC曲线分析，论文发表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》。研究采用ICP-MS检测尿铬水平，运用PLS-DA/OPLS-DA模型进行模式识别，通过KEGG数据库进行通路富集。

3.1 基础信息显示暴露组水铬中位数0.193 mg/L是对照组(0.012 mg/L)的16倍，尿铬水平(1.773 μg/L)显著高于对照组(0.612 μg/L)。3.2 尿液代谢组学分析发现：PCA和OPLS-DA模型有效区分两组；火山图筛选出30个差异代谢物，其中戊糖苷等17种上调，粪卟啉III等13种下调；热图聚类显示代谢谱显著差异。通路分析揭示尿素循环、雄激素/雌激素代谢等13条通路受影响。ROC曲线鉴定出N-神经酰胺鞘氨醇(AUC=0.975)、硬脂酸(AUC=0.967)等8个潜在生物标志物。

讨论指出，上调的戊糖苷反映氧化应激增强，硬脂酸和溶血磷脂酰乙醇胺(0:0/24:1)提示脂代谢紊乱，血栓烷/甘氨胆酸的失衡表明炎症反应激活，而3-O-葡萄糖醛酸石胆酸下调暗示肝脏解毒功能受损。这些发现为Cr(VI)的分子毒性机制提供新证据，尤其揭示了非职业暴露人群的特异性代谢特征。环境启示强调需加强农村饮用水铬监测，建议通过水源替换等措施降低暴露风险。研究创新性在于首次系统报道饮用水Cr(VI)暴露的尿液代谢特征，但样本量较小，未来需扩大队列并采用靶向代谢组验证标志物。