探秘暴露组学：解锁环境与健康关系的研究流程（下）

在上期我们初探了暴露组学的研究框架，了解到在外暴露研究中，需建立高特异性LC-MS/MS检测方法对大队列样品进行测定，通过机器学习等模型研究进行风险关联的靶向暴露组学研究思路。（点此查看《探秘暴露组学：解锁环境与健康关系的研究流程（上）》）

本期为您继续带来SCIEX高通量靶向筛查的直接进样方案，以及内暴露研究概要与非靶向暴露组学研究案例分享。

由于环境污染物种类繁多，在环境与生物样本中浓度低，待测样本基质复杂，对检测技术的通量、灵敏度和准确性提出了严苛要求。高通量定量方法通过先进质谱技术与简化前处理流程，可在少量生物或环境样本中快速实现数百种新污染物的同步定量，既解决了传统方法覆盖范围窄、效率低的瓶颈，又通过高灵敏度和抗基质干扰能力确保低丰度目标物的精准检出，为靶向暴露组学提供了全面且可靠的暴露数据基础。

图1. SCIEX质谱系统

(左：Triple Quad? 7500+系统，右：ZenoTOF 7600系统)

SCIEX在三重四极杆质谱上建立了近500种新污染物的高通量筛查定量方案，覆盖重点管控新污染物清单上的化合物。下图为一针进样近500种化合物的提取离子色谱图。

图2. 一针进样近500种化合物的提取离子色谱图（XIC）

内暴露指外源性化学物质在生物体内的持续残留及其引发的内源性代谢稳态失衡，具体表现为过敏反应、代谢紊乱、脂质过氧化及氧化应激等系列生物效应。该领域研究通过代谢组学、蛋白质组学等高通量组学技术，动态追踪血液、尿液等生物基质中内外源有害物质的浓度梯度与时空分布差异，进而构建暴露标志物与疾病表型间的因果网络。

非靶向暴露组学，通过代谢组学等技术研究环境暴露在生物体内的动态响应和生物效应，重点关注环境因素如何通过代谢途径影响健康，这一方向结合了外暴露与内暴露，旨在揭示环境因素与机体代谢网络之间的相互作用，为理解环境-健康关联提供分子层面的证据。在非靶向暴露组学研究中运用高分辨液质联用系统，无预设目标，高通量检测生物样本（血液、尿液、组织等）中的全部代谢物，结合生物信息学筛选潜在暴露相关标志物。

复旦大学环境学院王丽娜老师在《Environmental Science & Technology》发表突破性研究，通过多组学技术揭示烹饪油烟（COFs）经呼吸道暴露诱发肠道功能紊乱的跨器官效应。实验显示：短期（3天）COFs吸入即触发肺部急性炎症与胃肠道稳态失衡，证实"肺-肠轴"双向调控通路存在；中期（7天）暴露导致肠道菌群结构崩解及宿主色氨酸代谢重编程，且代谢扰动在14天持续变化。

色氨酸代谢结果表明COFs在导致色氨酸微生物代谢的改变后，引起肠道微生物群组成的改变。小鼠本身会通过调控自身的代谢水平来应对COFs的胁迫。N-乙酰羟色胺与IBD基因表达趋势一致。N-乙酰羟色胺可有效抑制炎症介质的释放，通过调节细胞因子活性和调节免疫细胞功能发挥作用，最终缓解IBD相关症状。这说明小鼠本身在调控自身的色氨酸宿主代谢来应对COFs的胁迫。本研究凸显了肠道健康对空气污染物的脆弱性，并暗示了吸入污染物可能影响远距离器官系统的途径。

液质技术的发展为环境暴露组学研究提供了有力的支持，它如同一把精准的“分子显微镜”，穿透生物样本的复杂基质。靶向研究循证溯源，从毒理机制与流行病学线索中锚定高危化合物，借高灵敏度LC-MS/MS与机器学习模型，在复杂基质中精准“缉凶”；非靶向研究则无偏扫描，通过代谢组学全景捕获生物体内外暴露的动态对话，从代谢扰动与通路网络中挖掘未知风险；在靶向与非靶向的双重维度下，揭开环境暴露的隐秘面纱，构建起从化学暴露到健康结局的全息关联网络，为健康筑起坚不可摧的智慧防线。