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基于脂质组学研究硒元素对妊娠期砷暴露大鼠脂代谢干预作用机制.pdf

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资源描述

1、孕期雌鼠(GDO至GD20)经水暴露于质量浓度为0、0.1、1.0、10.0 mgL-的As3+中其中高剂量组于CD15-GD19时进行硒干预.GD20时取血液和肝脏,并计算肝脏系数.电感耦合等离子体质谱检测血清和肝脏中的元素含量;液相色谱串联三重四极杆质谱进行拟靶向脂质组学检测;全自动生化分析仪检测血清生化指标结果显示,高剂量砷暴露可诱发大鼠脂代谢紊乱,硒干预后会改变血清中脂质代谢过程。关键词:砷;硒;脂代谢;脂质组学中图分类号:R115文献标志码:AA Lipidomics-based Study on the Mechanism ofSelenium Intervention on Li

2、pid Metabolism inArsenic-exposed Rats During PregnancyZOU Xiaojie,HE Li,CAI Lijing,WANG Yan,ZHENG Nengxing,DING Rui3-4,WU Yan(1.School of Public Health,Fujian Medical University,Fuzhou 350122,China;2.School of Public Health,Xiamen University,Xiamen 361102,China;3.College of Environmental andResource

3、 Sciences/College of Carbon Neutral Modern Industry,Fujian Normal University,Fuzhou 350117,China;4.Fujian Key Laboratory of Pollution Control&Resource Reuse,Fuzhou 350117,China)Abstract:Pregnant female rats(GDO to GD20)were exposed to As3*in water at concentra-tions of 0,0.1,1.0,and 10.0 mg L-l.

4、The high-dose group underwent selenium intervention atGD15-GD19.Blood and liver samples were collected at GD20,and liver coefficients were calculat-ed.Inductively coupled plasma mass spectrometry was used to detect the elemental contents in serumand liver;liquid chromatography tandem triple quadrupo

5、le mass spectrometry was used for pseudo-targeted lipidomics;and a fully automated biochemical analyzer was used to detect serum biochemi-cal parameters.The results showed that high-dose As exposure induced disorders of lipid metabolismin rats,and Se intervention altered the process of lipid metabol

6、ism in serum.Key words:arsenic;selenium;lipid metabolism;lipidomics砷(arsenic,A s)是最普遍的环境毒素和致癌物,危害人类健康人类每天接触As的主要来源是食物和水,而它进人二者的方式主要包括自然来源、除草剂、木材防腐剂、燃料燃烧等 1-3。砷有两种与生物相关的氧化状态,即三价酸盐As()和五价砷酸盐As(V)【4 甲基化过程是人体砷代谢收稿日期:2 0 2 3-0 2-2 0基金项目:国家自然科学基金青年基金资助项目(2 2 0 0 6 0 16);福建省自然科学基金资助项目(2 0 2 2 J01710)通信作者:吴

7、衍(198 8 一),男,副教授,研究方向为环境卫生和代谢组学2023年20福建师范大学学报(自然科学版)的最重要过程,无机砷在甲基转移酶作用下以有机砷方式从体内消除 5,通常As(II)比 As(V)的毒性大得多 6 目前认为砷的毒性效应包括氧化胁迫和炎症反应。肝脏不仅是脂代谢和胰岛素作用的关键器官,也是砷代谢的主要靶器官孕期砷暴露不仅引起小鼠肝脏体质量比增加,而且肝脏中甘油三酯含量也显著升高 7 。甚至0.1mgL-1低剂量暴露下,子代血清中瘦素、胰岛素相比健康小鼠都显著升高,瘦素与肥胖和代谢综合征具有显著相关性 8 与非妊娠女性相比,孕期女性具有更高的无机砷甲基化效率 9-10 。塔溪矿

8、区“超基金”场地周边的流行病学调查首次发现,砷暴露可能增加孕妇葡萄糖耐量受损的风险并影响胎儿生长11-12 。法国人群的流行病学调查通过市政管网明确表明低水平砷暴露能够影响孕妇脂代谢稳态,证明孕期无机砷暴露风险易感性的存在 13-14.另一方面,硒(selenium,Se)元素作为必需元素通过肠道被人体吸收,而后产生的硒半胱氨酸为主的一系列硒蛋白是人体正常新陈代谢过程中不可或缺的;过量的硒可通过形成小分子代谢物排出体外,与砷相似,甲基化过程是人体代谢过量硒的重要环节 15 相关动物实验表明,小鼠补充硒能够改变脂肪酸代谢以及胆汁酸合成通路 16 高硒饮食暴露促进了猪肝脏中脂质合成和糖质新生,进而

9、抑制了脂质分解以及肝脏脂肪累积 17 此外,砷、硒会在豚鼠体内通过胆器官的代谢作用生成砷-硒结合体,进而促进砷在体内的代谢过程 18 在对砷污染区域孕妇的流行病学研究表明,孕妇尿液中的砷、硒代谢物呈显著正相关关系.甲基化是体内砷、硒代谢以及脂质代谢过程中共有的关键代谢节点,砷、硒暴露下甲基化相关脂质代谢稳态变化是两者健康效应的重要环节本研究从脂质组学角度出发,构造大鼠孕期饮水砷暴露模型,并于高剂量组设置硒干预,以探究硒在孕期砷暴露母体脂代谢过程中的作用,为临床孕妇补硒缓解环境暴露毒作用提供理论支持.1材料与方法1.1仪器与试剂1.1.1实验仪器G100智能控温电加热器,上海屹尧仪器科技发展有限

10、公司;MIDS-6G微波消解仪,上海新仪微波化学科技有限公司;ICP-MS7700电感耦合等离子体质谱,美国Agilent公司;液相色谱串联QTRAP-6500质谱,日本Shimadzu公司、美国ScientificExport公司;TBA-120FR全自动生化分析仪,日本Toshiba公司;TP-214分析天平,美国DenverInstrument公司;5415D小型高速离心机,5430 R高速冷冻台式离心机,德国Eppendorf公司.1.1.2实验试剂亚砷酸钠(分析纯),硒酸钠(分析纯),硝酸(体积分数6 8%,电子级),上海阿拉丁生化科技股份有限公司;甲醇(HPLC级),乙腈(HPLC

11、级),异丙醇(LC级),四氢呋喃(HPLC级),德国Merck公司;甲酸(LC-MS级),美国ThermoFisher公司;氯仿(HPLC级),美国AnaquaChemicalsSupply公司;多元素标准溶液(CSB04-1767-2004,10 0 gmL-),国家有色金属及电子材料分析测试中心;SPLASH?LIPIDOMIX?质谱标准品,美国AvantiPolarLipids公司.1.1.3溶液配制亚酸钠溶液:准确称量17 3.4mg亚砷酸钠粉末溶解于10 mL超纯水中,配成质量浓度为17.34mgmL-的亚砷酸钠储备液,再用超纯水梯度稀释得到质量浓度为17.34、1.7 34、0.1

12、7 34mgL-的工作液.硒酸钠溶液:准确称量0.50 0 g硒酸钠粉末溶解于10 mL超纯水中,配成质量浓度为50mgmL-的硒酸钠储备液,再用超纯水梯度稀释为50 mgL的工作液.1.2实验方法1.2.1实验动物及暴露方法60只6 周龄SPF级Wistar大鼠(雌性50 只,雄性10 只)适应性饲养3周后,根据体质量(194.4理21邹晓杰,等:基于脂质组学究硒元素对妊娠期砷暴露干预作用机制刚第4期18.11)g 将50 只雌鼠随机分成5组,每组10 只,与雄鼠合笼后发现阴栓或阴道涂片可见大量精子,则定义为妊娠0 天(gestation day0,CD O)孕期雌鼠(CDO至CD20)经水

13、暴露于0、0.1、1.0、10.0mgL-As3*中,妊娠期间每天称量一次体质量.具体分组信息如下:对照组,饮用超纯水;低质量浓度(0.1mgL-)砷暴露组;中质量浓度(1.0 mg L-)砷暴露组;高质量浓度(10.0 mgL-)砷暴露组;高浓度砷暴露与硒干预组,在GD15-GD19时进行硒干预.本实验设定剂量依据:中国生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)规定饮用水中砷质量浓度最高为0.0 1mgL-119。研究显示,中国受污染地区地表水中的砷含量超过10 mgL-120。一名成年女性(50 kg),日饮水量为2 L,则每日砷暴露量为0.4gkg大鼠体内砷的代谢速度约为人的1010

14、0 倍 2 1】,则换算为孕鼠(195g,饮水量2 0 mL,50 倍代谢水平)的暴露剂量约为0.195mgL-1因此,本研究低剂量设置为0.1mgL-的砷暴露考虑到目前多地存在饮用水砷污染的情况,本研究设立中、高剂量组.中国营养学会推荐正常成年人硒的安全、合适的摄人范围为0.0 5 0.2 5mgd-l,可耐受最高摄人量为0.40 mgd=122-24。以0.1mgd-的人类硒摄入量为标准,以6.3为大鼠换算系数 2 5-2 6 ,根据孕鼠当日体质量进行硒酸钠溶液灌胃干预,1.2.2解剖与样本收集GD19晚间,对孕鼠禁食,GD20时称量孕鼠处死前的体质量采用心脏取血法采集右心房血液,静置2

15、h后于4、2 0 0 0 g离心10 min,随后分离血清;解剖肝脏组织,用生理盐水漂洗,滤纸吸干,称质量,计算肝脏系数,肝脏系数=(肝脏质量/体质量)10 0%.1.2.3样本前处理1.2.3.1元素分析称取肝脏样本2 0 0 mg、血清样本10 0 L,加4mL硝酸,3mL超纯水于微波消解仪进行消化处消化后冷却至室温,将样品定容至10 mL用于元素检测.1.2.3.2脂质组分析取30 L血清至玻璃试管内,同时加入3L脂质内标同步萃取依次向试管中加入6 0 0 L甲醇、10 0 0 L氯仿及50 0 L超纯水进行脂质提取,每次加人萃取剂后涡旋振荡15s,最后一次振荡后,将样品置于4静置2 h

16、.静置后,于4、40 0 0 rmin-1下离心10 min,收集下层澄清液体并转移至洁净干燥的玻璃试管中再次向原来的试管中加人6 0 0 L氯仿,涡旋振荡15s后于4静置1h.静置后,于4、40 0 0 rmin-1下离心10 min,收集下层澄清液体,与第一次样本合并利用N吹扫有机溶剂,保存样本于-8 0 上机前,用2 0 0 L复溶剂(V(乙腈):V(异丙醇):V(水)=6 5:30:5,包含5mmolL-1甲酸铵)复溶,涡旋15s,4、40 0 0 r minl离心10 min,取上清液50 uL.1.2.4元素含量检测取10 0 L质量浓度为10 0 gmL-的多元素标准溶液,用体积

17、分数5%的HNO,稀释10 倍,得到1mL10gmL-的标准储备液取0.5mL储备液,以10 倍的梯度逐级稀释2 次,得到50 mL100gL-1标准工作液逐级稀释该工作液,得到质量浓度为10 0.0、50.0、10.0、5.0、2.0、1.0、0.5g L的标准溶液.用ICP-MS7700检测血清、肝脏中的元素含量仪器参数设置为:射频功率:1550 W;流速:等离子体气体,15Lmin;辅助气体,1Lmin;雾化气,1Lmin;补偿/稀释气体,1Lmin1分析元素质量数:镁(2 4Mg)、钒(5 V)、铬(52 Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(5Co)、镍(Ni)、铜(3Cu)、锌(6

18、Zn)、砷(7 5As)、硒(7 8 Se)、锶(8 Sr)、镉(Cd)、锡(18 Sn)、锑(12 1Sb)、钡(137 Ba)内标元素为(45Sc)、(10 3R h)、(17 5L u)、铋(2 0 9Bi).以混乱顺序排列样品,所有样品按照随机顺序进样,以减少在分析过程中因进样顺序和仪器灵敏度变化引起的不确定性为保证结果准确性,从每个样品中取出等量的小部分样品溶液,混合构成一个质量控制样品(qualitycontrol,Q C),每15个实际样品安排一次QC样品,每30 个进样程序(包含20233年福建师范大学学报(自然科学版)22QC)进行一次标准品回测,以评估仪器稳定性.QC样品与

19、标准品回测程序中,所有被测定元素的结果相对标准偏差小于15%,视为仪器稳定在基质空白溶液中,待测元素未检出.ICP-MS检测过程中内标元素响应值基本保持稳定,相对标准偏差小于5%.1.2.5血脂水平检测取10 0 L血清用TBA-120FR全自动生化分析仪检测血清中的胆固醇(cholesterol,CH)、甘油三酯(triglycerides,T G)、高密度脂蛋白(high-density lipoprotein,H D L)、低密度脂蛋白(low-density lipo-protein,L D L)、总胆红素(total bilirubin,T BIL).1.2.6靶向脂质组学分析复溶后

20、的待测样品使用LC-MS/MS进行分析利用WatersCortecsC8液相色谱柱(2.1mm100mm,2.7 m)对脂质进行液相分离柱温为55,样品室温度为10,流速为0.39mLmin,进样量2 L.流动相A和B分别为:乙腈/水(体积比为6 0:40)和异丙醇/乙睛(体积比为90:10),二者均含10 mmolL-甲酸铵、体积分数0.1%甲酸.离子喷雾电压550 0 V,离子源温度50 0,离子源气体CS1和CS2均为50,碰撞气设定为6,气帘气为45,驻留时间设置为2 ms.2结果2.1砷暴露对大鼠体质量及肝脏系数的影响在大鼠孕期内,每天记录其体质量大鼠体质量增长系数和肝脏系数如图1所

21、示单因素方差分析(one-way analysis of variance,A NO VA)结果显示,与对照组相比,高剂量组大鼠体质量增长幅度和肝脏系数最大(P0.05),且与中、低暴露水平组间存在差异(表1)此外,与高剂量组大鼠相比,硒干预组的体质量和肝脏系数均显著降低,不同暴露水平组数据趋势一致(图1).表1不同剂量砷暴露对大鼠体质量变化系数及肝脏系数的影响(均数标准差)Tab.1Effects of different doses of arsenic exposure on body weight changecoefficient and liver coefficient in r

22、ats(meanSD)组别体质量变化系数/%肝脏系数/%对照38.456.072.650.08低剂量33.04 5.842.590.06中剂量32.864.422.61 0.07高剂量46.16 8.03a2.79 0.09b硒干预31.043.552.65 0.12注:a体质量变化系数P0.05;b 肝脏系数P0.05.*ab本0.60.030m*0.0290.40.0280.0270.20.0260.02500.024低剂量中剂量高剂量低剂量中剂量高剂量硒干预(a)体质量增长系数;(b)肝脏系数(*表示P0.05)图1大鼠体质量增长系数和肝脏系数小提琴图Fig.1Violin plots

23、of body weight gain coefficients and liver coefficients in rats变化23邹晓杰,等:基于脂质组学究硒元素对妊娠期砷暴露大鼠脂代谢干预作用机制第4期2.2砷暴露对大鼠血清、肝脏的代谢影响2.2.1砷暴露对大鼠血清、肝脏的元素分布的影响根据ICP-MS检测结果,采用ANOVA分析不同暴露剂量下元素的组间差异.其中血清和肝脏中仅有砷元素在组间差异具有显著性(P0.001,图2)这说明饮水砷暴露可引起血清和肝脏中砷的过度累积如图2 b所示,与高剂量组相比,硒干预组的大鼠肝脏中砷含量显著降低(P=0.002),暗示硒干预降低了砷在肝脏中的累积

24、.2.2.2砷暴露对大鼠脂代谢的影响为了进一步说明砷暴露对孕鼠脂质代谢的影响,采用生化分析仪分别对 CH、T G、H D L 及LDL4个脂质相关代谢标记物进行分析Spearman相关性分析显示,血清中砷浓度与CH、T G 呈正相关关系(r,=0.36 0,P=0.023;r,=0.399,P=0.011),与 LDL负相关(r,=-0.317,P=0.046)肝脏中硒则与 TG呈负相关(r,=-0.325,P=0.041),总胆红素(TBIL)也呈现出类似的结ab207*250*20015(-T.8)/d(-T.81)/d150101005500对照低剂量中剂量高剂量硒干预低剂量中剂量高剂量

25、(a)血清;(b)肝脏(*表示P0.05,*表示P1为确定代谢标志物的阈值.分别筛选中、高剂量暴露及硒干预组相关代谢标记物6 4、43和50个对脂质进一步分类统计,在中等暴露水平下,相关代谢标志物中TCG占7 8.1%,其次为磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine,PC)与神经酰胺(ceramide,Ce r),占比分别为14.1%和4.7%而在高暴露水平下,相关代谢标志物中TG、C e r 占比改变为6 2.8%和9.3%,PC占比增至16.3%,鞘磷脂20233年福建师范大学学报(自然科学版)24ab40Control1.5R230LowdoseQ1.020z*9099元100

26、.50数0-10-0.5-20-30-1.0-40-30-20-100102030-1.51.075 91*1-0.200.20.40.60.81.01.2200CControld1.5协方差R2150Middledose1.00.5100050-0.50数-1.0-50-1.5-100-2.0-150-2.5-200-60-40-200204060-3.01.000 01*10.200.20.40.60.81.01.2ef协方差200Control1.5R2150High dose1.01000.5z*L9215000-0.5-50-1.0-100-1.5-150-2.0-200-80-60

27、-40-20020 406080-2.51.006 6*1-0.200.20.40.60.81.01.2gh协方差150High dose1.5R2Se1.0Q1000.550z96000-0.50数-1.0-1.5-50-2.0-100-2.5-150-3.0-150-100-50050100150-3.5-0.200.20.40.60.81.01.21.003 29*;1 协方差a、c、e、g 分别为0.1、1.0、10.0 mgL-暴露组与对照组以及高剂量组与硒干预组的OPLS-DA;b、d、f、h 为0.1、1.0、10.0 mgL-1暴露组与对照组以及高剂量组与硒干预组OPLS-DA

28、置换检验结果,n=299图3暴露组与对照组及Se干预组血清脂质代谢物OPLS-DA得分图Fig.3OPLS-DA score scatter plots of serum lipid metabolites inexposuregroup,control group and Se intervention group(s p h i n g o m y e l i n,SM)占比增至11.6%硒干预组与高剂量组的组间差异结果显示,TG占比上升至92%(图4),PC占比减少至6.0%.这表明随着砷暴露剂量变化以及外源性的硒干预,磷脂酰胆碱及鞘磷脂相关脂质代谢发生了显著变化.分别针对上述3个剂量以

29、及对照组的代谢标志物之间相关网络进行分析,首先通过脂质类型与砷第4期25邹晓杰,等:基于脂质组学究硒元素对妊娠期砷暴露大鼠脂代谢干预作用机制浓度进行Spearman相关性分析,其中相关性系数阈值设定为0.2 5.网络分析发现对照组的SM、PC以及Cer在网络中为重要核心节点,且 SM与Cer存在强相关性;同时,血清中的砷与肝脏中的砷存在自相关(P 0.05).T而中等剂量组血清中的砷与TG存在显著相关,这与上述血清生化结果类似(图5).aCerbCerLPCPCPCSMSMTGTGCerPCTG(a)中砷暴露组代谢标志物分布;(b)高砷暴露组标志物分布(c)硒干预组标志物分布图4各个暴露剂量下

30、脂质代谢标志物种类占比Fig.4Proportion of lipid metabolismmarkers at different exposure doses相对应地,针对高砷暴露水平下脂质代谢网络分析结果表明,SM为网络重要核心节点,它不再与Cer显著关联,TG、PC与SM之间存在强关联性(P0.05),整个网络涉及脂质的代谢类型变少(图6)这表明砷浓度的增加会改变SM的代谢过程与对照组网络不同,模块化分析显示,血清中砷浓度与肝脏中砷浓度所相关脂质处于不同区块,且二者之间的自相关不再显著,这暗示随着砷暴露剂量增加,不同器官代谢与脂质代谢存在差异硒干预后,筛出的代谢物进一步减少,仅PC、T

31、 G 和Cer3类,TG是整个网络的中心.与高剂量组相比,TG与PC的联系有下降的趋势,而与Cer则显示出上升趋势.模块化分析结果显示,血清中砷、硒的浓度与PC处于同一模块,而肝脏中As、Se 则与Cer、T G 处于同一模块,这可能与硒的抗氧化作用有关3讨论abAs1.0Cer0.5ASLPC0TGPC-0.5PCSM-1.0CerTGSMs_AsL_AsLPC;(a)对照组代谢标志物与砷内暴露水平;(b)中等剂量砷暴露水平与脂质相关性图5脂质代谢标志物关系网络及相关性分析Fig.5Relationship network and correlationanalysis of lipid m

32、etabolism markersabAsCerASTGSMPCCerASPCCdCerS_AsPCSeL_Ses_SeS_AsTGS_SePCCerTGAsL_As(a)代谢标志物与高剂量组砷内暴露水平;(b)高砷暴露组标志物分布;(c)代谢标志物与硒干预组内暴露水平;(d)硒干预组标志物分布图6高水平砷暴露剂量下脂质代谢标志物关系网络分析Fig.6Analysis of the relationship network of lipid metabolismmarkers at high levels of arsenic exposure dose砷元素对人体健康的影响已经是全世界关注的

33、重要公共卫生问题,流行病学研究表明人体摄入砷后会引起脂代谢紊乱【2 7 本研究以妊娠大鼠为研究对象,设置不同浓度的砷暴露剂量及外源性硒干预,通过自由饮水(含砷)模拟妊娠期妇女砷暴露情况,分析血清、肝脏代谢指标,探讨不同浓度砷暴露对孕期脂代谢稳态的影响结合一碳代谢和氧化应激的砷甲基化诱发大鼠脂代谢紊乱,硒干预后血清中脂质代谢过程发生改变。本研究在雌性Wistar大鼠GDO时开始进行砷暴露,持续到GD2O,结果显示高剂量暴露组的雌鼠体质量增长系数最大,且肝脏系数显著高于其余组别,这与Bonaventura等2 8 在2 0 17 年的研究结果20233年福建师范大学学报(自然科学版)26相反.生化

34、分析结果显示,血清中砷浓度水平与CH、T G 正相关,与LDL呈负相关.与此相反,另一项以雄性Wiatar大鼠进行的砷暴露研究显示,砷显著降低了血浆中TG和低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol,L D L-C)2 9 ,二者的区别可能是因为孕期特别的生理机制:在妊娠中晚期,母体内TG的积累明显大于非妊娠期的积累30-31。肝脏是脂质代谢的重要器官,本研究发现肝脏中硒元素水平与HDL、L D L 显著正相关,与TG、T BI L 负相关.这与以前的研究部分相似:补充硒能显著降低高脂血症小鼠血浆中异常升高的TG 和 LDL-C 水平32 .单一

35、的生化指标体现不同浓度的砷暴露及硒干预对孕鼠的生理影响差异的能力有限,因此引人OPLS-DA模型,利用VIP值筛选出代谢标志物,以进一步判断砷、硒的生理作用与对照组相比,高剂量组筛出的代谢物种类变少,且血清、肝脏中砷浓度的自相关性不再显著同时,对照组中PC与TG的强相关在高剂量组中不再存在,主要为SM与TG、PC的强相关.SM是哺乳动物细胞中最丰富的鞘脂,这种脂质在留醇有序膜结构域的形成和细胞间信号传导中起着至关重要的作用33,此外,SM也被报道为诊断肝脂肪变性的潜在生物标志物,它与慢性丙型肝炎感染引起的脂肪变性相关,SM的减少有助于改善异常脂质积累34-35,高剂量组中 SM 的占比上升表明

36、高水平的砷可能导致脂质异常积累提高细胞的抗氧化能力已成为对抗砷中毒的治疗策略36 ,谷胱甘肽是一种抗氧化剂,它可用于砷的甲基化和运输有报告指出,染砷大鼠肝脏中的谷胱甘肽水平显著低于正常大鼠,这促进了砷在肝脏中的累积,会导致氧化应激,但在增加硒干预后,上述指标有所恢复37-38此外,本研究中的硒干预组,血清与肝脏中元素的浓度均处于不同的模块,这表明在不同器官中砷、硒代谢与脂质代谢存在差异.与高剂量组相比,硒干预组的TG与PC 的联系有下降的趋势,而与Cer则显示出上升趋势Cer可与PC作为底物,通过鞘磷脂合成酶1和2 合成SM39在患有肥胖症、糖尿病、肝脂肪变性、高血压、心衰或动脉硬化的人中,循

37、环Cer水平升高,同时对小鼠的研究进一步表明,Cer 在这些病症中具有因果作用,这说明 Cer 可能是对抗这些疾病的重要靶点40 .研究显示,磷脂合成的调节必须与代谢状态相互协调.肝脏中PC可通过磷脂酰乙醇胺(phos-phatidylethanolamine,PE)的甲基化合成,该途径产生的PC主要是长链(18/2 0 碳和18/2 2 碳)、多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PU FA)41。肝脏中PE的甲基化以胆碱为供体,胆碱的产生则与一碳代谢息息相关42 甲基化过程是人体砷代谢的最重要过程,无机砷在甲基转移酶作用下以有机碑方式从体内消除5.41】,该

38、过程依赖于一碳代谢,受到胆碱和甜菜碱的影响43 另一方面,硒被人体吸收后产生的硒半胱氨酸为主的一系列硒蛋白是人体正常新陈代谢过程中所不可或缺的与砷相似,甲基化过程是人体代谢过量硒的重要环节15 人类和动物研究都发现,硒可调节DNA甲基化和一碳代谢44。本研究显示,相对于中剂量组,高剂量组PC占比上升,硒干预后,高剂量砷暴露组筛选出的代谢物中PC占比明显降低,这可能与甲基化过程中S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl methionine,SAM)的重要作用有关.SAM是一种广泛应用于多种生物反应的分子,是砷和硒解毒过程中的甲基供体45 研究指出,通过饮水进行砷暴露的雌性大鼠,肝脏中的SAM和P

39、C严重下降,同时胆碱明显增加L46,也有学者指出,硒可以通过硒-砷化合物(CS,),A s Se -结合体的排泄来降低砷的毒性(47 .参考文献:1 ZHU Y G,YOSHINAGA M,ZHAO F J,et al.Earth abides arsenic biotransformations J.Annu Rev Earth PlanetSci,2014,42:443-467.2 XUE J,ZARTARIAN V,WANG S W,et al.Probabilistic modeling of dietary arsenic exposure and dose and evaluati

40、onwith 2003-2004 NHANES data JJ.Environ Health Perspect,2010,118(3):345-350.3 KILE M L,HOUSEMAN E A,BRETON C V,et al.Dietary arsenic exposure in bangladesh J.Environ Health Per-spect,2007,115(6):889-893.4 GARBINSKI L D,ROSEN B P,CHEN J.Pathways of arsenic uptake and efflux J.Environ Int,2019,126:585

41、-597.5宋选波,赵丽军,魏育丹.砷暴露与糖、脂代谢关系的研究进展J中华地方病学杂志,2 0 18,37(2):16 5-第4期27邹晓杰,等:基于脂质组学究硒元素对妊娠期砷暴露大鼠脂代谢干预作用机制168.6 DOPP E,HARTMANN L M,VON RECKLINGHAUSEN U,et al.Forced uptake of trivalent and pentavalent methylatedand inorganic arsenic and its cyto-/genotoxicity in fibroblasts and hepatoma cells J.Toxicol

42、Sci,2005,87(1):46-56.7 DITZEL E J,NGUYEN T,PARKER P,et al.Effects of arsenite exposure during fetal development on energy metabolismand susceptibility to diet-induced fatty liver disease in male mice J.Environ Health Perspect,2016,124(2):201-209.8 RODRIGUEZ K F,UNGEWITTER E K,CRESPO-MEJIAS Y,et al.E

43、ffects of in utero exposure to arsenic during thesecond half of gestation on reproductive end points and metabolic parameters in female CD-1 mice J.Environ HealthPerspect,2 0 16,12 4(3):336-343.9 GAO S,MOSTOFA M G,QUAMRUZZAMAN Q,et al.Gene-environment interaction and maternal arsenic methylationeffi

44、ciency during pregnancy J.Environ Int,2019,125:43-50.1O GAO S,LIN P I,MOSTOFA G,et al.Determinants of arsenic methylation efficiency and urinary arsenic level in preg-nant women in Bangladesh J.Environ Health,2019,18(1):1-14.11ETTINGER A S,ZOTA A R,AMARASIRIWARDENA C J,et al.Maternal arsenic exposur

45、e and impaired glucose tol-erance during pregnancy JJ.Environ Health Perspect,2009,117(7):1059-1064.12 CLAUS HENN B,ETTINGER A S,HOPKINS M R,et al.Prenatal arsenic exposure and birth outcomes among a popu-lation residing near a mining-related superfund site J.Environ Health Perspect,2016,124(8):1308

46、-1315.13 XIA X,LIANG C,SHENG J,et al.Association between serum arsenic levels and gestational diabetes mellitus:a popu-lation-based birth cohort study J.Environ Pollut,2018,235:850-856.14 ASHLEY-MARTIN J,DODDS L,ARBUCKLE T E,et al.Association between maternal urinary speciated arsenic con-centration

47、s and gestational diabetes in a cohort of Canadian women J.Environ Int,2018,121(Pt 1):714-720.15 SKRODER H,ENCSTROM K,KUEHNELT D,et al.Associations between methylated metabolites of arsenic and sele-nium in urine of pregnant Bangladeshi women and interactions between the main genes involved J.Enviro

48、n Health Per-spect,2018,126(2):027001.16 HU X,CHANDLER J D,ORR M L,et al.Selenium supplementation alters hepatic energy and fatty acid metabolism inmiceJ.JNutr,2018,148(5):6 7 5-6 8 4.17J ZHAO Z,BARCUS M,KIM J,et al.High dietary selenium intake alters lipid metabolism and protein synthesis in liverand muscle of pigs J.J Nutr,2016,146(9):1625-1633.18 PONOMARENKO O,LA PORTE P F,SINGH S P,et al.Selenium-mediated arsenic excretion in mammals:a syn-chrotron-based study of whole-body distribution and tissue-specific chemistry

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