交通污染或可导致人体外周血多条通路出现紊乱

孙国根 科技日报记者 王春

近日，复旦大学公共卫生学院阚海东教授、陈仁杰教授课题组，带领博士后杜喜浩、张庆丽等，在国家自然科学基金项目和上海市三年公共卫生行动计划的资助下，通过一项随机交叉对照研究，首次采用多组学检测技术，探索了交通相关空气污染暴露对人体的负面影响，结果发现交通污染或可导致外周血多条通路出现紊乱而致病。该研究是国内第一个采用随机交叉对照设计方法，探索交通污染急性暴露对人体健康效应的多组学研究，首次从基因-蛋白-代谢物水平上，全面地揭示了交通污染所致人体外周血生物活性物质的变化。为探索交通污染暴露所致机体健康效应的作用机制提供了丰富的支持性证据，也为未来探索交通污染暴露对人体健康效应的影响及机制研究提供了新的方向和思路。相关研究论文已发表在最新一期国际学术期刊《有害物质杂志》（《Journal of Hazardous Materials》）上。

据悉，大气污染对人体健康的负面影响已引起广泛重视，交通相关空气污染是大气污染的重要组成部分。然而，交通污染对人体健康影响的作用机制尚不清楚，需进行进一步的探索。

为此，阚海东、陈仁杰课题组设计了随机交叉对照方法，志愿者以随机顺序先后暴露于交通污染较重的路口以及远离交通污染的公园4小时。暴露结束后1小时内，采集外周血，随机挑选35对样本，进行外周血外泌体转录组、蛋白质组和代谢组检测。结果表明，在暴露期间，马路组中细颗粒物（PM2.5）、超细颗粒物（UFP）、黑炭（BC）、二氧化氮（NO2）以及一氧化碳（CO）的平均浓度分别约为公园组各污染物浓度的2-4倍。

研究证实，交通污染急性暴露会引起各组学中数千个物质出现显著性改变，数据变异分析模型结果显示，交通污染急性暴露后，马路组和公园组中样本出现明显分离的趋势。采用线性混合效应模型筛选各组学差异化合物结果证实，各组学中合计筛选到3635个差异物质，包括3449个mRNA（携带遗传信息，可为下一步指导蛋白质合成提供所需信息的一类单链核糖核酸）、58个蛋白质和128个代谢物。后对这些差异mRNA进行通路分析，发现这些差异基因所富集的通路主要与免疫应答、炎性反应、心血管相关信号通路以及代谢反应等通路有关。同时，该研究发现交通污染还导致了生长因子信号通路的紊乱，包括生长激素信号、血小板衍生生长因子信号、转化生长因子-β信号通路紊乱等。而生长因子信号通路紊乱会影响免疫系统以及造血系统功能；血小板衍生生长因子信号紊乱会使动脉粥样硬化等心血管疾病发生风险的增高；转化生长因子-β信号通路的紊乱参与许多疾病的发展过程，扮演抑制或促进疾病的双重角色，包括组织纤维化、粥状动脉硬化、糖尿病等。

课题组同时分析了交通污染暴露对外周血蛋白质组以及代谢组的影响，结果发现，交通污染合计引起58个蛋白质出现显著性改变，交通污染急性暴露引起多个心血管代谢病相关蛋白变化，比如，与公园组相比，马路组髓过氧化物酶升高7.35%，C反应蛋白升高13.84%，纤溶酶原激活物抑制物-1升高29.90%。而髓过氧化物酶以及C反应蛋白通常反映的是炎性作用，这两个指标的升高提示交通污染会导致炎性反应的发生，纤溶酶原激活物抑制剂-1的升高会引起动静脉血栓、出血和凝血异常。

课题组通路富集分析结果显示，这些差异蛋白质主要与急性期反应、免疫应答、凝血与补体激活等通路有关。同时，该研究发现，交通污染暴露后共引起128个代谢物出现显著变化，与公园组相比，马路组中93个代谢物明显升高，35个代谢物明显降低。这些代谢物主要与氨基酸代谢、葡萄糖代谢以及脂肪酸代谢有关。

“此项研究为探索交通污染对人体健康的影响提供了支持性证据”。阚海东强调，交通污染暴露是一种急性暴露，通常并不会导致一些特异性疾病的发生。但这些结果提示交通污染暴露可能会导致机体一系列信号通路的紊乱，从而引起健康风险的增高。 因此，研究人员也建议人群特别是一部分易感人群，需要尽量避免在交通污染较为严重的马路长时间的逗留，从而减少交通污染暴露，避免一些急性不良健康效应的发生，这对保护人体健康具有一定的正向意义。