评估大气细颗粒物暴露对生物体毒性作用的标志物和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及评估大气细颗粒物暴露对生物体毒性作用的标志物及方法，属于大气 细颗粒物毒性的检测领域。
【背景技术】
[0002] 在我国，大气细颗粒物（PM2. 5)污染是排名第4的健康危险因素，前3位分别是高 血压、吸烟和不良饮食习惯。细颗粒物PM2. 5是指大气中空气动力学直径小于2. 5ym的悬 浮颗粒物，与较粗的大气颗粒物相比，PM2. 5粒径小，比表面积大，吸附有更多有害物质，且 在大气中停留时间长、输送距离远，更易进入肺泡并留存在肺部深处不易被人体排出，因而 对大气环境质量和人体健康的影响更大。据美国国家航空暨太空总署在2010年9月公布 的全球PM2. 5污染浓度地图显示，我国尤其是华北、华东和华中地区是污染的重灾区。
[0003] PM2. 5影响呼吸和心血管系统的相关研宄已被广泛报道，其对内分泌系统的干扰 是当前新的研宄热点。最近的流行病学研宄表明，长期的PM2. 5暴露是肥胖和糖尿病高发 的重要贡献因子。PM2. 5颗粒表面附着重金属、多环芳烃、挥发性有机物等有害物质，其中很 多组分都具有内分泌和代谢干扰效应。PM2. 5暴露导致人体内分泌和代谢紊乱，这种紊乱可 能诱发肥胖和糖尿病等疾病。PM2. 5附着的细菌、病毒、重金属、酸性氧化物和有机污染物对 人体的损伤程度有很大差异，依照目前的通行方法，无法准确评价PM2. 5对人体的有害程 度。
[0004] 大量证据证明了大气颗粒物确实会对内分泌系统产生干扰作用，而对这种干扰效 应进行评估具有重要的意义。内分泌系统的紊乱会导致代谢异常，从而诱发多种内分泌代 谢性疾病。内分泌和代谢控制过程存在复杂的交叉路径，这需要发展更加高通量、准确而有 效的手段来评价污染物的干扰效应。而且，PM2. 5细颗粒除了含有重金属、多环芳烃、发挥 性有机物等成分外，还含有有机碳、元素碳等成分，因此PM2. 5的干扰效应不同于单一污染 物，对生物体代谢系统的影响非常复杂，现有的生物理论和方法在分析通量方面暴露出较 大的局限性。
[0005] 环境污染物暴露引起的生物体的基因组和表观基因的改变，必然会影响蛋白质的 表达，最终在终端代谢物的层面进一步放大。代谢组学是新兴的组学技术，通过对生物体在 特定毒物刺激下所有代谢物同时进行定性和定量测定，对整体代谢轮廓进行模式识别，从 而进行毒性效应评价，以及揭示毒性作用的靶器官和组织、毒性作用过程。高通量的代谢组 学技术可以从整体水平上发现PM2. 5暴露后代谢物的变化规律，从而对其干扰效应进行研 宄，并且可以筛选出特征代谢物作为暴露效应标志物用于健康风险评估。与基因和蛋白质 相比，代谢物简单易得，与传统的毒理学效应的终点紧密联系，作为暴露效应标志物具有得 天独厚的优势。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供评估大气细颗粒物暴露对生物体毒性作用的 标志物及方法，本发明能够更全面、综合地体现大气细颗粒物暴露引起生物体代谢产物的 变化状况，适用于大气细颗粒物暴露毒性作用程度的评估。
[0007] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：评估大气细颗粒物暴露对生物体毒性 作用的标志物，所述标志物包括二氢鞘氨醇、植物鞘氨醇、硬脂酰磷脂酰胆碱、亚麻酰基甘 油基-3-磷酸胆碱、亚麻酰基甘油基-4-磷酸胆碱、棕榈酰胺、缬氨酸、胞嘧啶中的一种或几 种。
[0008] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：评估大气细颗粒物暴露对生物体毒性 作用的方法，包括：
[0009] 取200yL受试者血清，加入3倍体积的纯甲醇，剧烈震荡5分钟，静置5分钟，离 心15分钟，将清液转移到离心管中，对其浓缩至全干，加入200yL纯甲醇溶解，通过液相色 谱-质谱联用技术，检测受试者血清的总指纹图谱，计算出受试者血清中至少一种标志物 的归一化面积，将结果与所对应的标志物的参考水平比较，差异指示大气细颗粒物暴露是 否对受试者产生毒性作用，
[0010] 其中，所述标志物包括二氢鞘氨醇、植物鞘氨醇、硬脂酰磷脂酰胆碱（又名溶血卵 磷脂（18:0))、亚麻酰基甘油基-3-磷酸胆碱（又名溶血卵磷脂（18:3))、亚麻酰基甘油 基-4-磷酸胆碱（又名溶血卵磷脂（18:4))、棕榈酰胺、缬氨酸、胞嘧啶中的一种或几种，
[0011] 所述参考水平指未暴露于PM2. 5的受试者血清中的标志物在血清总指纹谱图中 的归一化面积，二氢鞘氨醇参考水平为0. 5-1 %，植物鞘氨醇参考水平为1-1. 4%，硬脂酰 磷脂酰胆碱参考水平为1-2 %，亚麻酰基甘油基-3-磷酸胆碱参考水平为0. 2-0. 3 %，亚麻 酰基甘油基_4_磷酸胆喊参考水平为0. 5_1 %，棕榈酰胺参考水平为0. 8_1. 1 %，缴氨酸参 考水平为〇. 5-0. 9 %，胞嘧啶参考水平为0. 3-0. 5 %。
[0012] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0013] 进一步，所述受试者为哺乳动物。
[0014] 进一步，所述离心力为12000g。
[0015] 本发明还公开了一种筛选评估大气细颗粒物对生物体毒性作用的标志物的方法， 包括：
[0016] (a)通过液相色谱-质谱联用技术测定大气细颗粒物暴露人群血清样品中所有检 测到的代谢物的相对浓度水平，作为检测组；
[0017] 通过液相色谱_质谱联用技术测定未暴露于大气细颗粒物的人群血清中所有检 测到的代谢物的相对浓度水平，作为对照组；
[0018] (b)结合化学计量学方法筛选合适的表征毒性的标志物：具体流程为利用正交偏 最小方差判别分析法针对训练集样本建立模型，采用变量的VIP得分作为筛选潜在标志物 的扩展集的一个重要因素，VIP得分大于1. 5的变量在此步骤中被选中，然后，采用非参数 检验作为最终程序，排除P值大于〇. 05的变量。
[0019] (c)将检测组和对照组血清样品中的所有检测到的代谢物的相对浓度水平一一对 应进行比较，显示差异的代谢物被鉴定为指示大气细颗粒物暴露毒性作用的标志物。
[0020] 本发明公开了评估大气细颗粒物暴露对生物体毒性作用的方法，涉及血清样品的 分析性测试。在一些方面中，包含了用于评估大气细颗粒物暴露毒性作用的标志物，包含用 于鉴定和检测标志物的方法。
[0021] 本发明作为一种评估手段，实现对大气细颗粒物暴露毒性作用的简单和准确判 断。具体有益效果如下：
[0022] (1)检测所需样品为血清，获取方便，避免了机体损伤、射线成像等有害复杂的过 程；
[0023] (2)作为一种新型的评估方法，准确反映大气细颗粒物暴露对机体造成的实际毒 性作用。
[0024] (3)本发明实现更全面、综合地体现大