细颗粒物（fine particulate matter, PM2.5）所携带的有机化合物，如多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbon, PAH），主要由工业排放物和汽车尾气产生，是生活中最常见的一种有毒物质，也是影响人类健康的主要因素。许多流行病学研究发现，PAHs等污染物可能通过改变线粒体基因组的表观遗传修饰影响人类健康。目前仍然缺乏对颗粒物及其PAH组分导致人体呼吸功能受损的敏感生物标志物的研究。此外，PAHs暴露影响线粒体表观遗传修饰如线粒体DNA （mitochondrial DNA, mtDNA）甲基化水平变化的确切机制仍然不清楚。在线粒体表观遗传变化的分子水平上，对于PM2.5暴露与肺功能之间关系的研究十分有限。
本研究选取在中国东部焦化厂工作时暴露在PM2.5（富含PAH）中的768名参与者作为研究对象，以此探讨血小板mtDNA甲基化与职业性PM2.5暴露及肺功能的关系。分别测量工作场所环境中PM2.5、与PM2.5结合的PAH组分以及尿液中PAH代谢物的水平；通过对ATP合酶的两个基因（MT-ATP6和MT-ATP8）进行亚硫酸氢盐焦磷酸测序，检测mtDNA甲基化水平。该研究结果于2022年6月以“Aberrant mitochondrial DNA methylation and declined pulmonary function in a population with polycyclic aromatic hydrocarbon composition in particulate matter”为题发表在Environmental Research（IF：8.431）杂志上。我院院长侯世科为本文通讯作者之一，郭丽琼为本文第一作者，天津大学温州安全（应急）研究院为第一作者单位。
表1. 不同PM暴露组中MT-ATP6和MT-ATP8的暴露水平和mtDNA甲基化的关联
图1. 环境PAH浓度对血小板mtDNA甲基化的影响
图2. 尿PAH代谢产物水平对mtDNA甲基化的影响
表2. FEV1/FVC与MT-ATP6和MT-ATP8中mtDNA甲基化水平的相关性
结果显示，在所有参与者中，随着PM2.5暴露量的增加，血小板mtDNA（MT-ATP6、MT-ATP8）甲基化水平呈下降趋势（P<0.001）。通过检测PM2.5样本中PAH浓度发现，PM2.5与PAH（菲和萘除外）结合后与MT-ATP6甲基化水平呈显著负相关性。通过对尿液中的PAH代谢物（1-OHP、1-OHNap、2-OHNap和3-OHPhe）进行检测发现1-OHP与MT-ATP6、MT-ATP8低甲基化水平有关。1-OHP作为尿液中重要的PAH代谢物，与FEV1/FVC（1秒内用力呼气量/用力肺活量）比值呈显著负相关。在血清叶酸水平（10 nmol/L）较高的参与者中发现MT-ATP6甲基化水平与FEV1/ FVC比值呈正相关。此外，暴露在PM水平升高的人群中，其MT-ATP6甲基化降低，FEV1/FVC降低。研究表明，MT-ATP6甲基化水平的变化在尿液1-OHP暴露水平与肺功能指标FEV1/FVC的关系中存在中介作用，由此说明血小板mtDNA甲基化在PAH暴露与肺功能下降之间发挥着作用。在人体PM及PAH暴露后，血小板mtDNA甲基化可能成为潜在的肺功能异常生物标志物。
