通过工具变量分析进行的脂质组学研究揭示了环境臭氧和细颗粒物暴露对循环脂质的不同因果影响

《Journal of Hazardous Materials》：Lipidomics profiling with instrumental variable analysis revealed distinct causal effect of exposure to ambient ozone and fine particulate matter on circulating lipids

基于靶向脂质组学分析3881名中国中老年人群，发现长期臭氧和PM2.5暴露与161种脂质显著相关，其中甘油磷脂关联最广泛，且长期暴露关联性更强。臭氧暴露影响三酰甘油（TAGs）脂肪酸链长度及不饱和度，提示新的心血管代谢机制。

　　

高明静|蔡浩|李英梅|黄雅灿|杨月如|胡玉香|钟嘉欣|王玉双|王思涵|刘玲|邱高坤

中国华中科技大学同济医学院公共卫生学院，环境健康国家重点实验室（培育单位），武汉430030

摘要

脂质代谢被认为是空气污染相关健康危害的主要机制之一，但现有证据仍然有限。通过对161种脂质进行靶向脂质组学分析，我们进行了观察性研究和工具变量分析（后者使用了行星边界层高度（PBLH）、风速、温度逆温和海平面压力作为工具变量，并采用两阶段回归方法），来探讨环境臭氧（O₃）和细颗粒物（PM_2.5）暴露与3881名中老年人体内161种循环脂质之间的因果关系。研究发现，O₃和PM_2.5的暴露与脂质的长期关联比短期关联更为显著（分别有61个和38个显著关联，而短期关联分别为34个和8个）；其中甘油磷脂与O₃和PM_2.5的暴露关联最为广泛。对于O₃暴露，我们发现一种关联模式：与短期O₃暴露呈正相关的三酰甘油（TAGs）含有较短的脂肪酸链和较少的双键，而呈负相关的TAGs则含有较长的脂肪酸链和较高的不饱和度，后者在长期暴露情况下更为常见。此外，在O₃和PM_2.5同时高暴露的情况下，它们与相关脂质的关联更为明显，这种一致性在观察性和工具变量分析中都得到了验证（交互作用的P值<0.05）。我们的发现为O₃和PM_2.5暴露对脂质的影响提供了新的、具有因果关系的证据，并揭示了脂质代谢在健康危害中的作用机制。

研究部分摘录

引言

近几十年来，工业化和城市化导致了全球空气污染的加剧，仅细颗粒物（PM_2.5）在2021年就导致了783万人死亡，其中心血管疾病（CVD）是主要原因，占PM_2.5相关死亡人数的57% [1]。同时，气态污染物臭氧（O₃）导致了另外58万例心血管疾病死亡 [2]，这是2013年中国实施《空气污染行动计划》后唯一持续增加的污染物 [3]

研究设计与参与者

东风-同济队列研究于2008年启动，在2008年9月至2010年6月期间招募了27,009名东风汽车公司的退休员工作为研究对象。研究设计已详细说明 [23]。简而言之，所有参与者均接受了问卷调查，收集了他们的社会人口统计特征、生活方式（如吸烟和饮酒）和个人医疗史等信息。

基线特征

研究参与者的基线人口统计和临床特征见表1。参与者的平均年龄为64.6 ± 7.4岁，平均BMI为24.69 ± 3.24 kg/m²；其中48.0%为男性，20.0%目前吸烟，22.7%目前饮酒，89.3%进行体育锻炼，31.7%具有高中及以上教育水平，分别有27.4%、8.6%、33.7%、51.1%和94.7%的人经常食用肉类、鱼类、牛奶、水果或蔬菜。

讨论

本研究通过观察性和工具变量分析，探讨了3881名中老年人短期和长期居住在空气污染环境中时，其循环脂质的脂质组学变化。总体而言，O₃和PM_2.5的暴露与循环脂质的长期关联比短期关联更为显著，且这种关联在脂质类别上具有共性。最值得注意的是……

结论

本研究发现了O₃暴露与含有较长碳链和较高不饱和度的三酰甘油（TAGs）水平降低之间的新关联，这类TAGs与心血管代谢风险呈负相关。我们再次证实了甘油磷脂是与O₃和PM_2.5暴露关联最广泛的脂质类别，并进一步发现了O₃和PM_2.5暴露之间的协同作用。

环境意义

脂质代谢被认为是空气污染相关健康危害的主要机制，但现有证据有限。本研究通过靶向脂质组学和观察性及工具变量分析相结合的方法，首次探讨了环境O₃和PM_2.5暴露与血浆脂质组之间的因果关系。我们发现了O₃暴露与三酰甘油之间的新关联模式，这类三酰甘油与心血管代谢风险呈不良相关。

资助

本研究得到了非传染性疾病国家科技重大项目（项目编号2023ZD0503903）、国家自然科学基金（项目编号82192902和82073657）以及湖北省自然科学基金（2025AFB562）的资助。

作者贡献声明

王思涵：撰写、审稿与编辑、方法学设计、数据分析、概念构建。刘玲：撰写、审稿与编辑、方法学设计、数据分析、概念构建。钟嘉欣：数据收集。王玉双：数据收集。杨月如：数据收集。胡玉香：数据收集。李英梅：数据收集。黄雅灿：数据收集。高明静：撰写、原始稿撰写、数据分析、数据管理。蔡浩：数据收集。邱高坤：审稿

利益冲突声明

作者声明没有可能影响本文研究的财务利益或个人关系。