Impact of fine particulate matter (PM2.5) exposure on urinary metabolic signature and cardiometabolic risk

ผลกระทบของการสัมผัสฝุ่นละอองขนาดเล็ก (PM2.5) ต่อรูปแบบเมแทบอโลมิกส์ในปัสสาวะและความเสี่ยงด้านคาร์ดิโอเมแทบอลิก

Name: Dyson, Blecious Zina dala

LCSH: Air -- Pollution -- Health aspects

LCSH: Particulate matter

LCSH: Polycyclic aromatic hydrocarbons

LCSH: Oxidative Stress

Abstract: Environmental exposure to ambient fine particulate matter (PM2.5) has been associated with adverse health outcomes, partly mediated through oxidative stress and metabolic dysregulation. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), toxic constituents of PM2.5, undergo metabolic activation to generate reactive intermediates that promote oxidative stress and inflammation. However, population-based evidence linking internal PAH exposure to systemic metabolic alterations remains limited, particularly in regions affected by seasonal smoke-haze pollution.This cross-sectional study investigated associations between PM2.5 exposure, urinary metabolomic profiles, and PAH biomarkers among adults residing in regions of contrasting air pollution levels in Thailand. Untargeted proton nuclear magnetic resonance (¹H-NMR)–based urinary metabolomics was integrated with biomonitoring of PAH-related urinary features. Participants were recruited from Chiang Mai (high exposure; n = 51) during the seasonal smoke-haze period and from Songkhla (low exposure; n = 52) during the same timeframe. Multivariate and univariate statistical analyses were applied to identify exposure-related metabolic differences.Multivariate analyses demonstrated clear separation of urinary metabolic profiles between exposure groups. Eight endogenous metabolites differed significantly (p < 0.05), indicating coordinated perturbations in pathways related to oxidative stress, inflammation, and vascular function. Metabolites involved in antioxidant and endothelial defense, including L-arginine and L-cystathionine, were reduced in the high-exposure group. Several urinary PAH metabolites were significantly elevated in the high-exposure group, confirming greater internal exposure consistent with regional pollution patterns. Correlation and multiple linear regression analyses identified 5-hydroxyindoleacetic acid (5-HIAA) as the endogenous metabolite most consistently and independently associated with multiple PAH metabolites after false discovery rate correction.Overall, these findings demonstrate that ambient PM2.5 exposure is associated with measurable oxidative stress–related urinary metabolomic alterations linked to PAH burden. The observed metabolic perturbations provide insight into early biological responses to environmental oxidative stress and may contribute to understanding mechanisms underlying pollution-related cardiometabolic vulnerability.

Abstract: การสัมผัสมลพิษทางอากาศโดยเฉพาะฝุ่นละอองขนาดเล็กไม่เกิน 2.5 ไมครอน (PM2.5) มีความสัมพันธ์กับผลกระทบต่อสุขภาพหลายประการ โดยกลไกสำคัญส่วนหนึ่งเกี่ยวข้องกับภาวะเครียดออกซิเดชันและความผิดปกติของกระบวนการเผาผลาญ สารโพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons; PAHs) ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่มีพิษใน PM2.5 สามารถถูกกระตุ้นทางเมแทบอลิซึมให้เกิดสารตัวกลางที่มีความไวต่อปฏิกิริยา ส่งเสริมให้เกิดภาวะเครียดออกซิเดชันและการอักเสบ อย่างไรก็ตาม หลักฐานจากการศึกษาในมนุษย์ที่เชื่อมโยงการได้รับ PAHs ภายในร่างกายกับการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการเผาผลาญในระดับระบบยังมีจำกัด โดยเฉพาะในพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากหมอกควันตามฤดูกาลการศึกษาแบบภาคตัดขวางนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินความสัมพันธ์ระหว่างการสัมผัส PM2.5 โปรไฟล์เมแทบอโลมิกส์ในปัสสาวะ และตัวบ่งชี้ PAHs ในประชากรที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ที่มีระดับมลพิษทางอากาศแตกต่างกันในประเทศไทย โดยใช้การวิเคราะห์เมแทบอโลมิกส์แบบไม่กำหนดเป้าหมายด้วยเทคนิคโปรตอนนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (¹H-NMR) ร่วมกับการตรวจวัดลักษณะสเปกตรัมของ PAHs ในปัสสาวะ ผู้เข้าร่วมการศึกษาประกอบด้วยอาสาสมัครจากจังหวัดเชียงใหม่ (กลุ่มสัมผัสสูง; n = 51) ในช่วงฤดูหมอกควัน และจากจังหวัดสงขลา (กลุ่มสัมผัสต่ำ; n = 52) ในช่วงเวลาเดียวกัน การวิเคราะห์ทางสถิติทั้งแบบพหุตัวแปรและแบบเดี่ยวถูกนำมาใช้เพื่อระบุความแตกต่างของเมแทบอไลต์ที่สัมพันธ์กับการสัมผัสผลการวิเคราะห์แบบพหุตัวแปรแสดงให้เห็นการแยกกลุ่มของโปรไฟล์เมแทบอไลต์ในปัสสาวะอย่างชัดเจนระหว่างกลุ่มสัมผัสสูงและต่ำ เมแทบอไลต์ภายในร่างกายจำนวน 8 ชนิดมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p < 0.05) สะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงร่วมกันของกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับภาวะเครียดออกซิเดชัน การอักเสบ และการทำงานของหลอดเลือด เมแทบอไลต์ที่เกี่ยวข้องกับระบบต้านอนุมูลอิสระและการป้องกันการทำงานของเยื่อบุหลอดเลือด ได้แก่ L-arginine และ L-cystathionine มีระดับลดลงในกลุ่มสัมผัสสูง ขณะที่เมแทบอไลต์ของ PAHs ในปัสสาวะหลายชนิดมีระดับสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ สะท้อนถึงการได้รับสัมผัสภายในร่างกายที่มากขึ้นสอดคล้องกับรูปแบบมลพิษในพื้นที่ การวิเคราะห์ความสัมพันธ์และการถดถอยเชิงเส้นพหุระบุว่า 5-hydroxyindoleacetic acid (5-HIAA) เป็นเมแทบอไลต์ภายในร่างกายที่มีความสัมพันธ์อย่างสม่ำเสมอและเป็นอิสระกับเมแทบอไลต์ของ PAHs หลายชนิดภายหลังการปรับแก้ค่าความคลาดเคลื่อนจากการทดสอบซ้ำหลายครั้ง (false discovery rate)โดยสรุป ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าการสัมผัส PM2.5 ในสิ่งแวดล้อมมีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของเมแทบอโลมิกส์ในปัสสาวะที่เกี่ยวข้องกับภาวะเครียดออกซิเดชันและการได้รับ PAHs การเปลี่ยนแปลงทางเมแทบอลิซึมที่ตรวจพบนี้ให้ข้อมูลเชิงกลไกเกี่ยวกับการตอบสนองทางชีวภาพในระยะเริ่มต้นต่อความเครียดจากมลพิษทางอากาศ และอาจช่วยเพิ่มความเข้าใจเกี่ยวกับกลไกที่เชื่อมโยงมลพิษทางอากาศกับความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับคาร์ดิโอเมแทบอลิกในระยะยาว

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Hataichanok Chuljerm

Role: Advisor

Name: KanWason Paklakkwan Kulprachakarn

Role: Advisor

Name: Chuksak Jaigang

Role: Advisor

Name: Wason Paklak

Role: Advisor

Created: 2026

Modified: 2026-07-18

Issued: 2026-07-18

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Health Sciences Research

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	672735803.pdf	2.53 MB

ใช้เวลา

0.03567 วินาที