铜诱导L02细胞炎症损伤及代谢谱改变

【作者】 卢璐； 张颖； 张虎； 周倩； 施伟； 浦跃朴； 尹立红；

【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；

【摘要】 目的近年来,铜的健康风险受到人们的高度关注。铜可通过生物富集作用进入人体,被吸收后首先蓄积于肝脏。研究表明,摄入超过人体可耐受剂量的铜会对肝脏产生炎性损伤。因此,本研究旨在建立铜暴露的L02细胞模型,并采用高通量质谱技术(UPLC-MS/MS)检测L02细胞的代谢产物变化,以探讨铜诱导肝脏炎症的潜在机制。方法以人正常肝细胞(L02细胞)为靶细胞,暴露于不同浓度硫酸铜(0,5,25,125μmol·L-1)。采用显微镜观察细胞形态,CCK-8法检测细胞增殖活性,电感耦合等离子体质谱(Inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)法检测各组细胞铜元素含量。采用Western blot检测细胞炎症因子IL-6、IL-1β和炎症小体NLRP3的蛋白表达水平,采用RT-qPCR检测IL-6、IL-1β和NLRP3的基因表达水平,结果采用SPSS 23.0和the GraphPad Prism 7软件进行分析。采用UPLC-MS/MS进行非靶向代谢组学分析,原始数据经XCMS软件进行峰提取和峰对齐,SIMCA-P 11.0软件进行多元变量统计分析。采用Metaboanalyst 3.0软件、KEGG数据库进行代谢通路分析。结果与对照组相比,硫酸铜暴露24h后,L02细胞增殖活性明显降低(P<0.05);细胞形态发生改变,排列稀疏,细胞体积减小;Cu元素含量显著升高(P<0.05);WB和RT-qPCR结果显示,IL-6、IL-1β和NLRP3的蛋白和基因相对表达水平均升高,并呈现剂量依赖性(P<0.05)。OPLS-DA模型显示,各铜染毒组均能与对照组明显区分开,且高染毒组细胞代谢谱变化最为显著。多元变量统计分析共鉴定出46种差异内源性代谢物,主要有棕榈酸、油酸、胆酸、L-谷氨酸等,与不饱和脂肪酸合成相关的占78%。代谢通路分析结果显示,铜染毒后,L02细胞不饱和脂肪酸的生物合成、氨基酸和糖苷酸代谢、果糖和甘露糖代谢、初级胆汁酸的生物合成、脂肪酸生物合成、淀粉和蔗糖的代谢、柠檬酸循环、谷氨酰胺和谷氨酸代谢均收到影响。结论铜染毒可能诱导L02细胞炎性损伤,且脂肪酸代谢失调可能参与铜诱导的L02细胞炎症过程,具体机制有待进一步实验探究。更多还原