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王丽娜课题组ES&T：揭示油烟与皮炎共同作用下的多器官代谢变化
发布时间：2026-10-26
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2026年10月1日，我系王丽娜课题组在Environmental Science & Technology发表题为“Metabolite-Associated Inflammation during Combined Exposure to Cooking Oil Fumes and Atopic Dermatitis: A Multi-Organ Spatial Metabolomics Study”的研究论文（DOI: 10.1021/acs.est.6c11745）。研究结合多器官代谢组学和空间成像，在小鼠实验中发现，特应性皮炎与烹饪油烟共同作用时，循环炎症更为明显，并伴随肺、心脏和肾脏的代谢变化。
烹饪油烟是常见的室内空气污染来源，含有颗粒物和多种挥发性有机物。特应性皮炎则是一种伴有皮肤屏障受损和免疫异常的慢性炎症性疾病。当油烟暴露与皮炎状态同时存在时，机体反应是否会超出皮肤和呼吸道，涉及心脏、肾脏等器官，各部位的变化又有怎样的联系，是这项研究关注的问题。
研究团队设置健康对照、单独油烟暴露、单独皮炎及二者共同作用四组小鼠，开展每日1小时、持续6周的油烟暴露，并在暴露期间建立皮炎模型。团队对同一批24只小鼠的肺、血液、心脏和肾脏进行配对代谢分析，同时结合空间质谱成像与免疫荧光，观察部分分子及炎症信号在组织中的分布。
结果显示，共同作用组血液中的白细胞介素6（IL-6）和肿瘤坏死因子α（TNF-α）水平均高于两个单独处理组，整体代谢变化也最为突出。与单独皮炎组相比，共同作用组肺组织中的腺苷、黄嘌呤、肌苷和尿酸水平降低；空间成像进一步观察到部分磷脂及肉碱相关分子的分布改变（图1）。
图1 肺部炎症变化伴随嘌呤代谢及脂质空间分布改变。原文Figure 3完整图，展示炎症指标、免疫荧光、代谢物及空间质谱成像结果。
不同部位的代谢反应并不完全一致。共同作用组血液中的琥珀酸增加，黄嘌呤和尿酸减少；心脏中D-葡萄糖升高，D-葡萄糖-1-磷酸、肌苷和尿酸降低，并伴随多类脂质分布改变。肾脏也出现炎症信号增强及嘌呤、脂质相关变化，但不同分子的升降方向有所区别。空间成像保留了这些分子在组织内部的分布信息，补充了整体代谢物测量的结果。
对配对数据进行多重比较校正后的相关分析发现，部分循环代谢物与器官炎症指标及局部代谢物存在关联。例如，血液琥珀酸与心脏D-葡萄糖、肾脏肌苷呈正相关，肺部炎症指标也与循环中的部分代谢物相关（图2）。结合各器官的代谢和空间成像结果，研究提出，炎症状态下的能量相关代谢、嘌呤周转与膜脂重塑可能相互联系（图3）。
图2 肺、血液、心脏和肾脏的炎症与代谢指标存在关联。原文Figure 5完整图，包含跨器官相关网络和肾脏炎症测量；网络连线表示统计关联。
图3 炎症与能量相关代谢、嘌呤周转及膜脂重塑可能相互联系。原文Figure 7完整机制示意图；箭头所示关系仍待功能实验验证。
该项工作延续了王丽娜课题组自2014年在烹饪油烟污染与健康效应方面的系列研究。油烟源谱特征物理化学特征的相关成果分别发表于《Science of the Total Environment》（DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.02.124；10.1016/j.scitotenv.2017.10.098；10.1016/j.scitotenv.2022.158385；10.1016/j.scitotenv.2023.163243）和《Environmental Pollution》（DOI: 10.1016/j.envpol.2024.124666）。健康效应方面的相关成果分别发表在《Environmental Science & Technology》（DOI: 10.1021/acs.est.9b07553，补充封面文章；DOI: 10.1021/acs.est.3c05984，封面文章；DOI: 10.1021/acs.est.4c06035）。相关成果已获得第50届日内瓦国际发明展银奖与中国商业联合会科学技术奖三等奖。 论文第一作者为复旦大学环境科学与工程系23级博士刘柏梁，通讯作者为王丽娜。该研究获得国家自然科学基金（22476026、22576037）等项目支持。
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