大气污染通过什么机制危害人体健康？回答这个问题的伦理和技术难题是对人体进行高暴露并观测机体反应。为此，北京大学（pKU）邱兴华课题组与洛杉矶加州大学（UCLA）Yifang Zhu和Jesus Araujo教授团队长期合作，利用大气污染空间差异、以UCLA-pKU暑期交换学生为受试者实现时长十周的高暴露实验。前期发现受试者由洛杉矶到达北京之后，大气污染组分暴露显著增加（Environ Sci Technol 2016, 50, 3738-3745; Environ Int 2021, 147, 106325）；相应受试者体内促氧化应激/促炎症等心血管效应指标在北京显著升高且与污染物暴露相关，表明大气污染暴露可能增加心血管疾病风险，这一效应在受试者回到洛杉矶后基本恢复（Circulation 2019, 140, 1995-2004）。

尽管目前已有大量大气污染急性暴露和慢性暴露的健康效应研究，但是缺失对于亚急性即月尺度暴露健康效应的认识。亚急性高暴露是否可能导致与急性暴露不一样的，甚至在一定时间内不可恢复的生理变化？为此课题组开发代谢组学技术，以系统识别高暴露场景下变化的代谢物，以及高暴露结束后的恢复情况。发现受试者返回洛杉矶4~7周后可恢复代谢物（以牛磺酸和尿酸等为代表，均是人体内重要的抗氧化剂）主要涉及氧化应激-抗氧化过程，这与前期结果一致。有趣的是，研究发现大量未恢复的代谢物，以色氨酸通路代谢物色氨酸、一碳通路代谢物甲硫氨酸和胆碱等为典型；这一类代谢物所涉及的生物通路交点为芳烃受体（AhR），可能主要受相关代谢酶诱导后的延迟恢复主导，指示一种具有持续性的健康效应机制。不可恢复模式仅与pAHs相关，而可恢复代谢物与多环芳烃（pAHs）和烷基多环芳烃（ApAHs）均显著相关。

鉴于色氨酸和一碳通路代谢物在免疫和表观遗传等方面的重要生物学意义，这类内源性物质在高暴露结束后数周时间内未得到恢复，指示一种易被忽视的易感状态，因此从健康保护角度需采取相应的防护措施。

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研究发现亚急性暴露后可恢复与不可恢复两种代谢物响应模式，前者与多环芳烃和烷基多环芳烃相关，而后者仅与多环芳烃相关，可能受可诱导代谢酶的延迟恢复主导

该结果近期以“Metabolomic Changes after Subacute Exposure to polycyclic Aromatic hydrocarbons: A Natural Experiment among Healthy Travelers from Los Angeles to Beijing”为题发表于Environmental Science & Technology。博士生卢欣辰为第一作者，林岩（现杜克大学博士后）对文章有重要贡献，邱兴华和Yifang Zhu为共同通讯作者。研究得到国家自然科学基金委和NIEHS资助，以及pKU-UCLA合作研究所（JRI）的支持。