近日，桑楠教授带领的环境健康研究团队在空气细颗粒物毒理与健康领域取得重要进展。以“PM_2.5 exposure contributes to anxiety and depression-likebehaviors via phenyl-containingcompounds interferingwith dopamine receptor”为题，将该研究成果发表在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America上，山西大学为第一完成单位，环境生物医学专业博士研究生姬韶阳、郭雨琼为论文共同第一作者，桑楠教授和岳慧峰副教授为通讯作者；该研究成果还以“Screening organic components and toxicogenic structures from regional fine particulate matters responsible for myocardial fibrosis in male mice”为题发表在Environmental Science & Technology，山西大学为第一完成单位，环境生物医学专业博士研究生郭雨琼为论文第一作者，桑楠教授为通讯作者。

我国正经历复杂的区域空气污染问题，细颗粒物PM_2.5是影响空气质量的关键指标，也是健康风险的重要贡献者，不仅包括呼吸功能损伤还涉及对心脏和神经系统的不良影响。但是，细颗粒物具有时空异质性，化学分析即使高分辨质谱非靶向筛查不能完全识别未知组分，也无法明确其在健康结局中的贡献。而传统毒理学研究的本质是污染组分的复合效应，仍然不清楚哪一种或几种组分在特定损伤中发挥作用。这是PM_2.5区域风险精准评估和归因防控的瓶颈问题。

我校环境健康研究团队以煤基产业区PM_2.5为例构建真实环境动物暴露模型，整合行为功能检测、高通量测序及生信分析等技术明确不良结局及其毒理学过程；发展毒性机制导向的有机组分识别策略，结合计算模拟等方法解析关键组分及其致毒结构的分子作用。

一方面，心脏功能测试结合组织病理分析及转录组测序明确暴露诱导心肌纤维化及心脏收缩功能受损，发现趋化因子Ccl2介导的炎症反应是胶原沉积的主要原因；以胶原沉积分子事件COL1A1和α-SMA变化为导向，从总有机提取物中鉴定出171种可疑化合物，并解析了环十二烷、10-十一烯醛、环丁烯、荧蒽等40种活性物质的关键致毒结构（图1）。

图1. 细颗粒物心脏毒性靶点识别与有机组分致毒结构解析

另一方面，神经行为测试结合转录组测序明确暴露诱导焦虑抑郁样行为，揭示了多巴胺信号扰动特别是多巴胺受体1（DRD1）的重要调控作用；以受体基因表达变化为导向从总有机提取物中鉴定出209种可疑化合物，发现苯环是活性物质的关键致毒结构，以及其通过形成氢键和π-π相互作用等与DRD1结合扰动多巴胺信号途径的神经毒性过程（图2）。

图2. 细颗粒物神经毒性靶点识别与有机组分致毒结构作用解析

上述研究解决了细颗粒物环境暴露特定损伤靶点识别与关键组分解析的难题，为区域新污染物风险识别和归因防控提供了新思路。该研究得到国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目和山西省科技创新团队项目的资助，徐州医科大学和中国计量大学参与了相关实验工作。

论文链接：

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2319595121

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.4c00735

责编 | 宋晓美

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