人的一生中约有80%以上的时间是在室内度过的。室内空气质量与人群健康密切相关。近年来，臭氧（O₃）污染及其造成的健康危害成为国内外关注的焦点。但室内O₃所致的人群健康效应及潜在机制仍不清楚。本文首次从分子水平阐明了较低浓度室内O₃的心肺健康影响机制，可为进一步修订室内空气质量标准、保障人群健康提供科学依据。

近年来，室内空气污染及其健康危害受到广泛关注。其中，被称为“高空保护伞”的O₃，可保护地表生物免受紫外线的伤害，在近地面却成为一种主要的气态污染物，其健康危害不容忽视。大气中的O₃主要由氮氧化物和挥发性有机物通过二次反应生成，室内O₃主要来源于室外O₃的渗透。然而，室内O₃的人群健康效应及其机制尚不清楚。为此，北京大学公共卫生学院与中国科学院城市环境研究所、厦门大学公共卫生学院合作开展了一项定组研究，以学龄儿童为研究对象，探讨室内O₃短期暴露的心肺健康效应及潜在机制（图1）。

该项研究以中国北京市某学校教室为研究地点，对教室内空气污染物进行了监测，并对46名健康学龄儿童的心肺功能指标进行了重复测量。同时，采集了儿童尿液样品进行非靶标代谢组学分析。通过构建线性混合效应模型，对室内低浓度O₃暴露、儿童心肺功能指标之间的关系进行探讨。研究发现，即使远低于中国现行室内空气质量标准的室内O₃浓度（8.7±6.6 ppb），依然可观察到其对儿童心肺健康的短期不良影响。

进一步采用meet-in-metabolite（MIMA）方法探究室内低浓度O₃暴露与儿童心肺健康之间潜在的分子机制。经最小二乘判别分析和混合效应模型分析，最终鉴定出9种与室内低浓度O₃暴露相关的代谢物，主要涉及胆汁酸代谢及精氨酸、谷胱甘肽、甲硫氨酸和酪氨酸等氨基酸代谢通路。室内低浓度O₃暴露与代谢物之间的暴露反应关系如图2所示。分析发现，男孩体内的胆汁酸代谢可能对室内O₃暴露更为敏感。

图3展示的是基于线性混合效应模型，对室内O₃暴露不同滞后时间的滑动平均值与代谢物之间关系的分析结果。图3A的结果表明，大多数代谢物在室内低浓度O₃暴露后，可以立即发生显著的改变，只有少数代谢物如3"-O-甲基-(-)-表儿茶素在暴露滞后2小时才发生显著改变。图3B的结果提示，大多数代谢物在O₃暴露当天发生显著改变，滞后1天时改变不显著，滞后2天时部分结果发生逆转。

室内O₃相关代谢物与心肺功能指标之间进行混合效应模型分析表明：5-CTGU下调和酮戊二酸上调等反映了胆汁酸、精氨酸及甲硫氨酸代谢通路的扰动，与儿童心率变异性降低、血压升高显著相关，谷胱甘肽代谢相关的4-甲基伞形酮下调与气道炎症增加显著相关。

研究以代谢物为桥梁，通过MIMA策略探讨室内低浓度O₃暴露与儿童心肺功能改变之间的潜在分子机制，最终得到了如图4所示的机制假说图。室内低浓度O₃短期暴露可通过扰动儿童体内的胆汁酸及氨基酸代谢，上调机体的硝化应激、氧化应激和炎症反应，减少机体的能量供应。其中，胆汁酸、精氨酸代谢的扰动反映了氧化应激和炎症反应的上调，与心血管功能的短期不良改变相关；谷胱甘肽代谢的扰动反映出谷胱甘肽过氧化物酶活性的降低和氧化应激反应的上调，与气道炎症增加密切相关。