基于UHPLC-QTOF-MS的非靶向代谢组学评估4-硝基苯酚对秀丽隐杆线虫毒性影响

【作者】 王佳； 尹洁晨； 李维溪； 施盈弛； 刘冉；

【机构】 东南大学公共卫生学院环境医学工程教育部重点实验室公共卫生学院；

【摘要】 目的 4-硝基苯酚(4-NP)作为一种内分泌干扰物,能够引起机体生殖,免疫,神经系统等毒性,因其广泛使用在环境中无处不在而逐渐受到人们的关注。方法本研究以秀丽隐杆线虫为模式生物,基于非靶向代谢组学评估环境相关浓度4-NP的毒性作用。方法:根据急性毒性试验,并结合4-NP在环境中实际暴露水平选取有代表性的环境相关浓度(8 ng/L、8μg/L)作为本研究的暴露浓度,将同步化的L1期野生型N2线虫暴露于不同浓度的4-NP及M9溶剂(对照组)中,20℃下恒温培养染毒48 h。观察各组生殖、发育、运动行为及氧化应激等毒性指标,包括后代数目、子宫内受精卵数目、瞬时排卵率、生殖细胞数目;体长、体宽;头摆、身体弯曲;体内ROS水平。采用基于超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(UHPLC-QTOF-MS)的非靶向代谢组学分析技术检测线虫体内内源性差异代谢物,并对显著差异代谢物进行通路富集分析。结果野生型N2秀丽隐杆线虫自L1期暴露于4-NP 48 h后,与对照组相比,8 ng/L和8μg/L组后代数目减少;瞬时排卵率降低;每个性腺臂总生殖细胞数目减少;头摆、身体弯曲次数减少;体内ROS水平升高;只有在8μg/L组观察到子宫内受精卵数目减少;体长、体宽降低。非靶向代谢组学分析结果显示,经T检验等分析,取变量重要性(variable importance in projection,VIP)>1、P<0.1为筛选条件,8 ng/L组得到376种差异代谢物,8μg/L组得到217种差异代谢物,其中有46种差异代谢物富集在差异通路上。不同暴露组共富集到11条差异通路,涉及到碳水化合物代谢、氨基酸代谢、脂质代谢及内分泌系统:淀粉和蔗糖代谢、磷酸戊糖途径、氨基糖和核苷酸糖代谢、戊糖和葡萄糖醛酸转换、半乳糖代谢、丙酮代谢、赖氨酸生物合成、β-丙氨酸代谢、色氨酸代谢、甘油脂代谢、雌激素信号通路。结论 4-NP暴露后诱导秀丽隐杆线虫代谢谱及相关代谢通路发生改变,进而导致线虫繁殖、发育、运动行为和氧化应激损伤,该研究为4-NP的安全性评估提供潜在的毒理学证据。更多还原