評估大氣細(xì)顆粒物暴露對生物體毒性作用的標(biāo)志物和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及評估大氣細(xì)顆粒物暴露對生物體毒性作用的標(biāo)志物及方法，屬于大氣 細(xì)顆粒物毒性的檢測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在我國，大氣細(xì)顆粒物（PM2. 5)污染是排名第4的健康危險(xiǎn)因素，前3位分別是高 血壓、吸煙和不良飲食習(xí)慣。細(xì)顆粒物PM2. 5是指大氣中空氣動力學(xué)直徑小于2. 5ym的懸 浮顆粒物，與較粗的大氣顆粒物相比，PM2. 5粒徑小，比表面積大，吸附有更多有害物質(zhì)，且 在大氣中停留時(shí)間長、輸送距離遠(yuǎn)，更易進(jìn)入肺泡并留存在肺部深處不易被人體排出，因而 對大氣環(huán)境質(zhì)量和人體健康的影響更大。據(jù)美國國家航空暨太空總署在2010年9月公布 的全球PM2. 5污染濃度地圖顯示，我國尤其是華北、華東和華中地區(qū)是污染的重災(zāi)區(qū)。
[0003] PM2. 5影響呼吸和心血管系統(tǒng)的相關(guān)研宄已被廣泛報(bào)道，其對內(nèi)分泌系統(tǒng)的干擾 是當(dāng)前新的研宄熱點(diǎn)。最近的流行病學(xué)研宄表明，長期的PM2. 5暴露是肥胖和糖尿病高發(fā) 的重要貢獻(xiàn)因子。PM2. 5顆粒表面附著重金屬、多環(huán)芳烴、揮發(fā)性有機(jī)物等有害物質(zhì)，其中很 多組分都具有內(nèi)分泌和代謝干擾效應(yīng)。PM2. 5暴露導(dǎo)致人體內(nèi)分泌和代謝紊亂，這種紊亂可 能誘發(fā)肥胖和糖尿病等疾病。PM2. 5附著的細(xì)菌、病毒、重金屬、酸性氧化物和有機(jī)污染物對 人體的損傷程度有很大差異，依照目前的通行方法，無法準(zhǔn)確評價(jià)PM2. 5對人體的有害程 度。
[0004] 大量證據(jù)證明了大氣顆粒物確實(shí)會對內(nèi)分泌系統(tǒng)產(chǎn)生干擾作用，而對這種干擾效 應(yīng)進(jìn)行評估具有重要的意義。內(nèi)分泌系統(tǒng)的紊亂會導(dǎo)致代謝異常，從而誘發(fā)多種內(nèi)分泌代 謝性疾病。內(nèi)分泌和代謝控制過程存在復(fù)雜的交叉路徑，這需要發(fā)展更加高通量、準(zhǔn)確而有 效的手段來評價(jià)污染物的干擾效應(yīng)。而且，PM2. 5細(xì)顆粒除了含有重金屬、多環(huán)芳烴、發(fā)揮 性有機(jī)物等成分外，還含有有機(jī)碳、元素碳等成分，因此PM2. 5的干擾效應(yīng)不同于單一污染 物，對生物體代謝系統(tǒng)的影響非常復(fù)雜，現(xiàn)有的生物理論和方法在分析通量方面暴露出較 大的局限性。
[0005] 環(huán)境污染物暴露引起的生物體的基因組和表觀基因的改變，必然會影響蛋白質(zhì)的 表達(dá)，最終在終端代謝物的層面進(jìn)一步放大。代謝組學(xué)是新興的組學(xué)技術(shù)，通過對生物體在 特定毒物刺激下所有代謝物同時(shí)進(jìn)行定性和定量測定，對整體代謝輪廓進(jìn)行模式識別，從 而進(jìn)行毒性效應(yīng)評價(jià)，以及揭示毒性作用的靶器官和組織、毒性作用過程。高通量的代謝組 學(xué)技術(shù)可以從整體水平上發(fā)現(xiàn)PM2. 5暴露后代謝物的變化規(guī)律，從而對其干擾效應(yīng)進(jìn)行研 宄，并且可以篩選出特征代謝物作為暴露效應(yīng)標(biāo)志物用于健康風(fēng)險(xiǎn)評估。與基因和蛋白質(zhì) 相比，代謝物簡單易得，與傳統(tǒng)的毒理學(xué)效應(yīng)的終點(diǎn)緊密聯(lián)系，作為暴露效應(yīng)標(biāo)志物具有得 天獨(dú)厚的優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供評估大氣細(xì)顆粒物暴露對生物體毒性作用的 標(biāo)志物及方法，本發(fā)明能夠更全面、綜合地體現(xiàn)大氣細(xì)顆粒物暴露引起生物體代謝產(chǎn)物的 變化狀況，適用于大氣細(xì)顆粒物暴露毒性作用程度的評估。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：評估大氣細(xì)顆粒物暴露對生物體毒性 作用的標(biāo)志物，所述標(biāo)志物包括二氫鞘氨醇、植物鞘氨醇、硬脂酰磷脂酰膽堿、亞麻?；?油基-3-磷酸膽堿、亞麻?；视突?4-磷酸膽堿、棕櫚酰胺、纈氨酸、胞嘧啶中的一種或幾 種。
[0008] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：評估大氣細(xì)顆粒物暴露對生物體毒性 作用的方法，包括：
[0009] 取200yL受試者血清，加入3倍體積的純甲醇，劇烈震蕩5分鐘，靜置5分鐘，離 心15分鐘，將清液轉(zhuǎn)移到離心管中，對其濃縮至全干，加入200yL純甲醇溶解，通過液相色 譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，檢測受試者血清的總指紋圖譜，計(jì)算出受試者血清中至少一種標(biāo)志物 的歸一化面積，將結(jié)果與所對應(yīng)的標(biāo)志物的參考水平比較，差異指示大氣細(xì)顆粒物暴露是 否對受試者產(chǎn)生毒性作用，
[0010] 其中，所述標(biāo)志物包括二氫鞘氨醇、植物鞘氨醇、硬脂酰磷脂酰膽堿（又名溶血卵 磷脂（18:0))、亞麻?；视突?3-磷酸膽堿（又名溶血卵磷脂（18:3))、亞麻?；视?基-4-磷酸膽堿（又名溶血卵磷脂（18:4))、棕櫚酰胺、纈氨酸、胞嘧啶中的一種或幾種，
[0011] 所述參考水平指未暴露于PM2. 5的受試者血清中的標(biāo)志物在血清總指紋譜圖中 的歸一化面積，二氫鞘氨醇參考水平為0. 5-1 %，植物鞘氨醇參考水平為1-1. 4%，硬脂酰 磷脂酰膽堿參考水平為1-2 %，亞麻酰基甘油基-3-磷酸膽堿參考水平為0. 2-0. 3 %，亞麻 酰基甘油基_4_磷酸膽喊參考水平為0. 5_1 %，棕櫚酰胺參考水平為0. 8_1. 1 %，繳氨酸參 考水平為〇. 5-0. 9 %，胞嘧啶參考水平為0. 3-0. 5 %。
[0012] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0013] 進(jìn)一步，所述受試者為哺乳動物。
[0014] 進(jìn)一步，所述離心力為12000g。
[0015] 本發(fā)明還公開了一種篩選評估大氣細(xì)顆粒物對生物體毒性作用的標(biāo)志物的方法， 包括：
[0016] (a)通過液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測定大氣細(xì)顆粒物暴露人群血清樣品中所有檢 測到的代謝物的相對濃度水平，作為檢測組；
[0017] 通過液相色譜_質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測定未暴露于大氣細(xì)顆粒物的人群血清中所有檢 測到的代謝物的相對濃度水平，作為對照組；
[0018] (b)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法篩選合適的表征毒性的標(biāo)志物：具體流程為利用正交偏 最小方差判別分析法針對訓(xùn)練集樣本建立模型，采用變量的VIP得分作為篩選潛在標(biāo)志物 的擴(kuò)展集的一個(gè)重要因素，VIP得分大于1. 5的變量在此步驟中被選中，然后，采用非參數(shù) 檢驗(yàn)作為最終程序，排除P值大于〇. 05的變量。
[0019] (c)將檢測組和對照組血清樣品中的所有檢測到的代謝物的相對濃度水平一一對 應(yīng)進(jìn)行比較，顯示差異的代謝物被鑒定為指示大氣細(xì)顆粒物暴露毒性作用的標(biāo)志物。
[0020] 本發(fā)明公開了評估大氣細(xì)顆粒物暴露對生物體毒性作用的方法，涉及血清樣品的 分析性測試。在一些方面中，包含了用于評估大氣細(xì)顆粒物暴露毒性作用的標(biāo)志物，包含用 于鑒定和檢測標(biāo)志物的方法。
[0021] 本發(fā)明作為一種評估手段，實(shí)現(xiàn)對大氣細(xì)顆粒物暴露毒性作用的簡單和準(zhǔn)確判 斷。具體有益效果如下：
[0022] (1)檢測所需樣品為血清，獲取方便，避免了機(jī)體損傷、射線成像等有害復(fù)雜的過 程；
[0023] (2)作為一種新型的評估方法，準(zhǔn)確反映大氣細(xì)顆粒物暴露對機(jī)體造成的實(shí)際毒 性作用。
[0024] (3)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)更全面、綜合地體現(xiàn)大