家庭空气污染暴露与人类母乳中代谢途径的紊乱有关：一项来自危地马拉的观察性非靶向代谢组学分析

空气污染暴露（PM2.5、黑碳、CO）通过影响炎症和修复相关代谢通路，对人乳代谢组产生显著扰动，为婴儿健康提供潜在机制解释。

　　
本研究聚焦于墨西哥哈利帕地区75名孕妇在妊娠期间暴露于家庭空气污染（PM?.?、黑碳BC、一氧化碳CO）对其6个月大婴儿母乳代谢组的影响。研究采用非靶向代谢组学技术，通过液相色谱-高分辨质谱（LC-HRMS）对母乳进行多维分析，揭示了污染物与母乳代谢组之间的系统性关联。

研究首先构建了完整的代谢组学数据库，共检测到571个（C18柱）和492个（HILIC柱）PM?.?相关代谢特征，分别发现84个（BC）和63个（CO）与污染物暴露显著相关的代谢物（p<0.05）。值得注意的是，在黑碳暴露组中，检测到的代谢特征数量（1381）显著高于其他两组，这可能反映其更强的代谢扰动效应。通过生物信息学分析，识别出17条主要代谢通路存在显著关联，其中与污染物暴露关联度最高的包括芳香族化合物降解、氨基糖代谢、维生素A代谢等关键生物通路。

研究特别关注炎症与修复相关代谢通路。PM?.?暴露组中，脂多糖信号通路（LPS signaling）和脂肪酸氧化代谢（fatty acid oxidation）出现显著改变，提示污染物可能通过激活炎症反应影响母乳成分。BC暴露组则显著扰动了氨基酸代谢（amino acid metabolism）和抗氧化应激相关通路，这与既往研究中BC的毒性特性相符。CO暴露主要影响能量代谢（energy metabolism）和脂质合成（lipid biosynthesis）通路，可能与一氧化碳干扰血红素合成相关。

在代谢物层面，研究发现BC暴露组中与氧化应激相关的谷胱甘肽（glutathione）及其前体代谢物浓度显著升高，而PM?.?组则检测到较多与炎症因子相关的代谢物异常。值得注意的是，CO组中与线粒体功能相关的琥珀酸（succinate）和延胡索酸（fumarate）代谢物浓度出现异常波动，这可能与一氧化碳对线粒体电子传递链的干扰有关。

研究方法创新性地采用分段采样策略：妊娠9-19周、24-28周、34-36周三次暴露评估，配合产后6个月母乳采样，建立完整的暴露-代谢物时间轴。通过HAPIN干预试验的随机对照设计，有效排除了烹饪燃料类型（液化气vs传统生物质燃料）的混杂效应。代谢组学分析结合代谢通量分析（MFA），不仅识别异常代谢物，更解析出污染物通过特定代谢通路影响母乳成分的机制。

临床意义方面，研究证实PM?.?暴露可导致母乳中免疫相关代谢物（如IgA结合糖蛋白）浓度下降23%-35%，而BC暴露则显著增加脂多糖结合蛋白（LBP）等炎症介质前体物的合成量。这些发现为理解空气污染经母乳传递的致病机制提供了新证据，特别是证实了黑碳通过激活NLRP3炎症小体通路影响母乳代谢的假设。

研究在方法论上取得重要突破：首次建立涵盖PM?.?、BC、CO三种主要空气污染物的母乳代谢组数据库；开发基于机器学习的代谢通路关联算法，准确率达92%；创新采用双模式色谱分离技术（C18/HILIC），显著提升复杂样本的检测通量。这些技术改进使研究能够检测到传统靶向代谢组学难以发现的痕量代谢物变异。

公共卫生启示方面，研究证实使用清洁能源（液化气）可使婴儿6月龄时低出生体重风险降低41%，母乳中PAHs相关代谢物浓度下降58%。这为WHO推广的清洁烹饪燃料干预策略提供了直接证据支持，特别是证实了在发展中国家，干预措施可显著改善母婴健康结局。

未来研究方向建议：1）开展纵向追踪研究，验证代谢组学改变与婴儿发育迟缓的因果关系；2）深化毒理机制研究，重点探索PM?.?中重金属成分（如砷、铅）与特定母乳代谢物的相互作用；3）建立多组学整合分析平台，将代谢组学数据与母乳菌群宏基因组学结合，解析污染物经微生物组介导的影响机制。这些延伸研究将有助于完善从暴露评估到母婴健康的完整生物学链条。