帕金森病中的无目标血清代谢组学与空气污染

《npj Parkinson's Disease》：Untargeted serum metabolomics and air pollution in Parkinson’s disease

　　

摘要

尽管有大量的毒理学和流行病学证据，但空气污染与帕金森病之间的关联机制仍不明确。在这项探索性研究中，我们利用非靶向代谢组学方法研究了空气污染与帕金森病相关的代谢紊乱情况。研究从加利福尼亚州中部地区收集了616名帕金森病患者和271名对照组的血清样本，该地区空气污染较为严重。我们通过化学传输、扩散以及土地使用回归三种建模方法，估算了在血清采集前1年、3年和5年的颗粒物（PM_2.5）、一氧化碳和二氧化氮的暴露水平。随后，我们使用液相色谱-高分辨率质谱技术进行了全代谢组关联分析，共检测到2716个HILIC特征和2046个C18特征，并进一步进行了通路富集分析。最终我们确定了101种与空气污染暴露相关的已注释代谢物以及23条相关代谢通路，尤其是与PM_2.5和交通相关污染物相关的通路。对照组的代谢特征与以往研究结果一致，而帕金森病患者的代谢也出现了类似紊乱。研究发现，空气污染会导致帕金森病患者出现与炎症相关的脂质代谢异常（阿拉基ドン酸水平下降，白三烯水平上升）、膜磷脂结构改变（胆碱磷酸和LysoPC水平下降）、氨基酸代谢异常（天冬氨酸和丝氨酸水平下降），以及多巴胺生物合成受阻（酪氨酸水平下降）。这些发现表明，空气污染可能通过引发炎症、氧化应激以及线粒体功能障碍来促进帕金森病的发生。