[发明专利]大气颗粒物毒性效应的组织代谢网络研究方法

说明书

本发明提供了一种大气颗粒物毒性效应的组织代谢网络研究方法，其包括如下步骤：S1、采集研究地区的大气颗粒物，配制成大气颗粒物悬浊液；S2、将所述大气颗粒物悬浊液气管滴注到受试动物体内，模拟人体大气颗粒物暴露；S3、实验周期结束后，采集受试动物的肝脏、肺以及血清；S4、通过液相色谱质谱联用平台对肝脏、肺以及血清进行代谢组分析，分别确定肝脏、肺和血清的标记代谢物；S5、通过对所述相关性分析和网络分析，确定关键代谢网络，同时利用网络节点中心度评估确定关键标记代谢物。本发明利用网络分析，通过网络模型确定多组织间关键代谢标志物，为不同表型下多组织代谢数据中关键标记代谢物鉴定提供方法，提高代谢标志物鉴定准确性。

技术领域

本发明涉及大气颗粒物毒性研究领域，特别涉及一种大气颗粒物全身毒性代谢组学评估模型。

背景技术

随着工业化进程不断推进，大气颗粒物(特别是PM 2.5)污染已经成为了备受关注的环境问题。在中国，随着城镇化发展，城市中的汽车尾气、燃煤锅炉供暖、火力发电等大气颗粒物主要污染源越来越多影响着城市居民的健康状态。已有相关流行病学研究表明，大气颗粒物(特别是PM 2.5)暴露与人体肺的功能异常、心血管系统紊乱以及引发炎症状态，与大气颗粒物污染的疾病包括动脉粥状硬化、内皮功能紊乱、阻塞性肺病 (COPD)以及肺功能下降，甚至有部分研究表明大气颗粒物暴露能通过血脑屏障影响人体大脑活动。

但是基于人群的流行病学研究虽然直接针对人体本身进行研究，但是因为研究基质的局限性，大部分研究只能针对人尿液或者血液进行研究，其结果具有一定局限性。动物暴露实验作为研究大气颗粒物毒性一个重要途径，因为动物实验特性能，使得我们能够研究包括肺、肝脏等多个靶器官，目前被广泛应用于大气颗粒物对肺功能毒性效应评估。虽然已有研究利用代谢组学、蛋白组学、转录组学等系统生物学手段分析大气颗粒物暴露对单一靶器官的毒性效应，但是大气颗粒物暴露往往是对有机体产生整体的损害，而尚未有相关代谢组学模型评估大气颗粒暴露引起全身毒性效应的关键标记代谢物。

发明内容

为了直观了解大气颗粒物(尤其是PM2.5)暴露的全身毒性，研究空气污染对人体多个靶器官的毒害作用，获取大气污染全身毒性的关键代谢标记物，本发明以动物作为实验模型，建立一种评估大气颗粒物暴露对有机体关键代谢稳态异常节点的综合分析模型。本发明的主要思路是通过真实环境大气颗粒物气管滴注动物模拟大气颗粒物暴露对人体的毒性效应。通过暴露后动物的肝脏、肺以及血液中代谢标志物的筛选，确认各个样品中受大气颗粒物暴露条件下的差异代谢物，然后通过网络模型构建各组织差异代谢物之间的相关性，确定关键代谢网络以及代谢节点，采用网络节点中心度评估确认大气颗粒物暴露引起的全身毒性效应的主要标记代谢物。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种大气颗粒物全身毒性效应代谢标志物的评估方法，其包括如下步骤：

S1、采集研究地区的大气颗粒物，配制成大气颗粒物悬浊液；

S2、将所述大气颗粒物悬浊液气管滴注到受试动物体内，模拟人体大气颗粒物暴露；

S3、实验周期结束后，采集受试动物的肝脏、肺以及血清；

S4、通过液相色谱质谱联用平台对肝脏、肺以及血清进行代谢组分析，分别确定肝脏、肺和血清的标记代谢物；

S5、通过对所述相关性分析和网络分析，确定关键代谢网络，同时利用网络节点中心度评估确定关键标记代谢物。

作为优选方案，所述大气颗粒物的采集方法为：采用大气颗粒物采样器，将PM2.5颗粒物截留在滤膜上，进行收集。

作为优选方案，所述大气颗粒物悬浊液的制备方法为：将所述大气颗粒物在超声条件下分散于缓冲溶液中，即可，所述缓冲溶液为磷酸盐缓冲液或生理盐水。