气相色谱—质谱联用技术分析大气细颗粒物对小鼠肺组织代谢轮廓的影响

史纯珍+毛旭+韩茜+樊冲+金萌

摘 要 建立了基于气相色谱质谱联用技术（GCMS）分析大气细颗粒物（PM2.5）滴注对小鼠肺组织代谢轮廓的影响的研究方法。通过分析肺组织细胞内代谢物的变化，研究不同浓度PM2.5对小鼠肺组织代谢的毒性机制。鼻腔分别滴注0、7.5、20.0和37.5 g/L的PM2.5悬液，提取肺组织胞内物质，预处理后进行GCMS分析，结合主成分分析法（PCA）、偏最小二乘判别分析法（PLSDA）进行数据解析，通过PLSDA得分图可将不同PM2.5染毒浓度下的肺组织胞内物质明显区分。运用PLSDA载荷图及模型的变量重要性因子（VIP）值，发现了7种代谢物可作为区别不同浓度PM2.5下代谢组的潜在生物标志物，分别为丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、鸟氨酸、延胡索酸、柠檬酸、嘌呤（p<0.01）。代谢途径分析结果表明，PM2.5滴注使小鼠肺组织受到氧化损伤，氧化应激反应增强，抑制了三羧酸循环（TCA循环）及嘌呤代谢。本研究为深入解析PM2.5致毒机理提供了新的方法及理论依据。

关键词 大气细颗粒物； 代谢轮廓； 主成分分析； 毒性机理

1 引 言

大气细颗粒物（PM2.5）是指空气动力学直径小于2.5 μm的颗粒物，含有有机/无机碳（OC/EC）、硫酸盐、硝酸盐、重金属和多环芳烃（PAHs）等多种有害物质[1，2]。PM2.5颗粒随呼吸进入人体肺泡后，可破坏肺泡组织，导致矽肺病，其携带的重金属、PAHs等可进入血液系统，危害人体健康[3]。在中国城市环境中，PM2.5中的PAHs及其衍生物是导致人体患肺癌的主要原因[4]。目前，研究PM2.5的健康效应主要采用流行病学及毒理学研究方法。流行病学研究证实，PM2.5的污染程度会影响人群的发病率和死亡率，大气中PM2.5浓度每升高10 μg/m3，人群呼吸系统疾病的死亡率从2.1%升高到3.75%[5]。PM2.5可在肺部沉积，导致慢性阻塞性肺疾病（Chronic obstructive pulmonary diseases， COPD）或肺癌[6]。目前，定量分析PM2.5剂量效应关系的研究都是基于环境流行病学研究数据，而毒理学研究结果可为流行病学研究所发现的颗粒物健康效应提供机理解释[7]。……