孕期PM2.5暴露与新生儿低出生体重的代谢组学关联:MADRES队列的跨学科探索

《Environmental Health》:Maternal metabolomics linking prenatal exposure to fine particulate matter and birth weight: a cross-sectional analysis of the MADRES cohort

【字体: 时间:2025年03月30日 来源:Environmental Health 5.4

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  编辑推荐:本研究针对孕期空气污染(尤其是PM2.5)与低出生体重的生物学机制不明问题,通过分析382名孕妇的代谢组学数据,发现C21-类固醇激素、胆汁酸和维生素代谢等7条通路是PM2.5影响胎儿生长的关键途径,且肥胖孕妇更易受代谢干扰,为环境健康干预提供了新靶点。

  在全球范围内,低出生体重是儿童死亡和长期健康风险的重要因素,而越来越多的证据表明孕期暴露于细颗粒物(PM2.5)等空气污染物与此相关。然而,PM2.5如何通过母体代谢影响胎儿发育,这一“黑箱”机制尚未被完全揭示。尤其令人担忧的是,低收入 Hispanic(西班牙裔)人群作为环境健康脆弱群体,其研究数据长期不足。更复杂的是,孕妇肥胖可能加剧环境毒性,但代谢层面的证据链仍存在缺口。

美国南加州大学领衔的研究团队在《Environmental Health》发表了一项突破性研究。他们利用MADRES(母婴环境与社会压力风险)前瞻性队列,对382名孕妇进行高分辨率代谢组学分析,结合精准化的空气污染暴露评估,首次系统绘制了PM2.5干扰母体代谢网络的全景图谱。研究采用液相色谱-傅里叶变换高分辨质谱(LC-HRMS)技术分析妊娠晚期血清样本,通过空间插值法量化孕期PM2.5暴露水平,运用“中间相遇”策略(meet-in-the-middle approach)整合污染暴露-代谢物-出生体重的多维数据。

研究结果揭示:妊娠中期PM2.5暴露显著降低新生儿出生体重Z值(β=-0.18),而PM10、NO2和O3无此关联。代谢通路分析显示14条通路与PM2.5相关,其中C21-类固醇激素(孕酮等)生物合成与代谢关联最强(p=0.001)。16条通路与出生体重相关,维生素A(视黄醇)代谢最为显著(p=0.004)。值得注意的是,7条“桥梁通路”同时关联PM2.5与出生体重,包括:类固醇激素代谢(通过胎盘激素调控)、胆汁酸合成(影响营养吸收)、酪氨酸代谢(介导氧化应激)、维生素C/D/A代谢(抗氧化与发育调控)以及嘧啶代谢(DNA损伤)。肥胖孕妇表现出更广泛的代谢紊乱,涉及脂质、氨基酸和核苷酸代谢等23条通路,提示BMI可能放大PM2.5的代谢毒性。中介分析发现二十碳五烯酸(FA 20:5)等代谢物部分介导了PM2.5对出生体重的影响。

这项研究开创性地构建了“环境暴露-代谢重编程-胎儿生长”的分子路径模型,其科学价值体现在三方面:首先,发现类固醇激素代谢可能是PM2.5干扰胎儿发育的核心靶点,为解释孕期污染与早产、宫内生长受限的关联提供了新视角;其次,揭示肥胖孕妇的代谢脆弱性,提示个性化防护的必要性;最后,建立的代谢特征谱有望成为环境健康风险评估的新型生物标志物。未来研究需在更多族裔群体中验证发现,并探索通过营养干预(如维生素补充)阻断污染毒性的可行性。

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