非酒精性脂肪肝病（NAFLD）与肝脏中甘油三酯（TAG）和胆固醇酯（CE）等中性脂质的过度沉积密切相关。肥胖、血脂异常、2型糖尿病（DM）和代谢综合征是NAFLD的四个公认危险因素。最近的研究证据表明污染空气中细颗粒物（PM2.5，直径≤2.5μm颗粒）暴露会增加患糖尿病的风险，出现全身胰岛素敏感性降低，肝脏脂肪生成增加和NAFLD等病理改变。然而，长期PM2.5暴露对脂质代谢的影响尚不清楚。脂质是机体的重要代谢产物，能提供细胞的整体代谢状态等重要信息。脂质组学提供了许多新颖而有潜在意义的脂质生物标志物，对于阐释包括血脂异常和肥胖症在内的疾病的发病机理起到了重要作用。然而，对于环境浓度PM2.5暴露之后脂质代谢情况所知甚少。利用脂质组学技术对PM2.5暴露后脂类物质进行研究，尤其是对在信号通路中起重要作用的低丰度磷脂和鞘脂质物质进行研究，对于阐释空气污染引发代谢性疾病发病机制具有重要意义。2020年4月，浙江中医药大学、中国医学科学院北京协和医学院、中科院遗传与发育生物学研究所、杭州市疾病预防控制中心、美国俄亥俄州立大学的相关研究人员在《Environmental Pollution》（IF: 5.7）上发表了题为“空气污染长期暴露毒性效应的脂质组学研究”的研究论文，全面阐述了暴露于真实环境浓度PM2.5对血液和肝脏脂质代谢的影响。
研究人员将小鼠暴露于环境浓度PM2.5或过滤空气（FA），为期24周。首先对研究地点暴露期间的PM2.5浓度和成分进行了评估（图1）。在PM2.5暴露期间，对小鼠体重和摄食量进行监测，未见显著差异。尽管两组小鼠肝脏质量无明显变化，但油红O染色表明，PM2.5暴露小鼠肝脏细胞胞浆内脂质增多（图2）。
图1. 暴露期间研究地点的PM2.5浓度和成分分析
图2. PM2.5暴露对小鼠体重，食物摄入和肝脏脂质蓄积的影响
接着，为了研究PM2.5暴露是否会改变其脂质谱中的分子种类，研究人员对暴露于FA或PM2.5的小鼠的肝脏和血浆样品中提取的总脂质进行了全面的脂质组学分析（图3），发现中性脂质、甘油磷脂、鞘脂等代谢指标发生显著变化。此外，肝脏和血浆中性脂质的差异组成分析（图4）显示， PM2.5暴露后肝脏中的总TAG升高，但血浆中的TAG降低；肝脏中总胆固醇（TC）水平和游离脂肪酸（FFA）水平升高，但血浆中未观察到这一改变。
图3. PM2.5暴露对小鼠肝脏和血浆脂质组的影响
图4. PM2.5暴露对小鼠肝脏和血浆中中性脂质和FFA的影响
随后，研究人员进一步分析了暴露于FA或PM2.5的小鼠的肝脏和血浆中的甘油磷脂（图5）和鞘脂（图6），肝脏和血浆同样表现出了不同的脂质体特征。
图5. PM2.5暴露对小鼠肝脏和血浆中甘油磷脂的影响
图6. PM2.5暴露对小鼠肝脏和血浆鞘脂的影响
最后，研究人员探究了脂质种类之间的线性关联。脂质组学分析网络（图7）显示，神经酰胺、鞘磷脂和TAG等脂质可能成为PM2.5诱导代谢功能障碍的潜在脂质毒性生物标志物。
图7. 脂质网络分析
综上，该研究首次对暴露于真实环境浓度PM2.5动物模型的脂质代谢进行研究，结果表明脂类物质（包括神经酰胺，鞘磷脂和TAG）是PM2.5暴露毒性作用的潜在生物标志物。该研究不仅提供了系列脂质代谢生物标志物，并且发现肝脏和血浆脂质组学特征存在重要差异。本研究对于理解血浆和肝脏中脂质代谢的异质性具有重要意义，也为代谢性疾病研究中脂质代谢指标选择提供重要参考依据。
