高氡暴露人群血清代谢组学特征揭示D-鞘氨醇与3-甲基组氨酸作为新型疾病生物标志物的潜力

本研究针对长期高氡暴露人群健康风险缺乏特异性生物标志物的难题，通过UHPLC-HRMS技术对泰国清迈地区居民血清进行代谢组学分析。研究发现D-鞘氨醇水平降低与肺癌风险显著相关（AUC=0.95），3-甲基组氨酸下调与肾脏疾病、早发型子痫前期及阿尔茨海默病存在关联（AUC=0.86），为高氡暴露地区的疾病早期筛查提供了新型分子靶点。

在泰国清迈省，居民长期面临双重环境威胁——世界最严重的空气污染与异常高的室内氡浓度。这种无色无味的放射性气体（²²²Rn）被国际癌症研究机构(IARC)列为I类致癌物，其衰变产生的高线性能量转移(LET)α粒子可导致DNA损伤和活性氧(ROS)过量生成。尽管流行病学已证实氡暴露与肺癌(LC)等疾病的关联，但关于长期低剂量暴露的分子机制及特异性生物标志物的研究仍属空白。

针对这一科学难题，泰国清迈大学医学院放射科（Faculty of Medicine, Chiang Mai University）联合日本弘前大学辐射应急医学研究所的研究团队，在《Scientific Reports》发表了突破性研究成果。研究人员采用超高效液相色谱-高分辨质谱联用技术(UHPLC-HRMS)，对居住≥15年的非吸烟人群血清进行代谢组学分析，通过PLS-DA（偏最小二乘判别分析）和ROC曲线等多元统计方法，首次鉴定出与高氡暴露相关的特征性代谢物谱。

关键技术包括：1) 使用RADUET探测器对居住环境进行6个月氡活度监测（18.5-119 Bq/m³）；2) 匹配年龄性别的30人队列（高低暴露组各15人）血清样本采集；3) 基于Q Exactive™ HF-X Orbitrap质谱平台的非靶向代谢组学分析；4) 通过KEGG数据库进行通路富集分析。

主要结果

1. 代谢物特征分析

PLS-DA模型（Q²=0.87, R²=0.92）成功区分高低暴露组，鉴定出92个差异代谢物（VIP>1，P<0.05）。其中D-鞘氨醇在暴露组显著下调（FC=0.40，P=2.8×10^-11），该分子是鞘脂代谢核心物质，其减少可能通过影响鞘氨醇激酶通路促进肿瘤发生。

2. 生物标志物验证

ROC分析筛选出12个高诊断价值代谢物（AUC≥0.85）。除D-鞘氨醇外，3-甲基组氨酸（FC=0.45，P=8.4×10^-10）的降低与肌肉蛋白分解加速相关，提示其可能作为肾损伤和神经退行性疾病的早期指标。

3. 疾病关联通路

KEGG分析显示：D-鞘氨醇参与23条通路（包括鞘脂新生合成和VEGFR2介导的细胞增殖），其水平降低与肺癌风险直接相关；3-甲基组氨酸则与尿素循环异常相关，可能诱发肾脏疾病和阿尔茨海默病的病理改变。

结论与意义

该研究首次建立高氡暴露特征代谢谱，揭示D-鞘氨醇和3-甲基组氨酸可作为：1) 肺癌风险预警的新型血清标志物；2) 氡致肾损伤和神经退行性病变的潜在监测指标；3) 环境辐射健康风险评估的工具。尽管样本量限制和PM_2.5混杂效应需后续验证，但为理解氡暴露致病机制提供了全新视角，对高本底辐射地区的公共卫生干预具有重要指导价值。