【摘要】：目的觀察慢性砷暴露對小鼠皮層及血清代謝組學(xué)的影響,探討其神經(jīng)毒性機制。方法將12只C57BL/6J三周齡雄鼠,按體質(zhì)量隨機分為2組,暴露組飲用含50 mg/L亞砷酸鈉水12周,對照組飲用蒸餾水。暴露結(jié)束后,采用氫化物發(fā)生一原子熒光光譜法測定腦砷含量;氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法(GC/MS)對砷暴露組和對照組小鼠皮層和血清進行代謝組學(xué)研究,運用主成分分析法(PCA)分析比較兩組代謝產(chǎn)物的差異,兩樣本t檢驗篩選兩組間差異性代謝產(chǎn)物,利用代謝途徑在線分析工具查找其影響的相關(guān)代謝途徑。結(jié)果砷暴露組腦砷含量高于對照組,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05);砷暴露組大腦皮層中苯丙氨酸、酪氨酸、組氨酸、賴氨酸和檸檬酸含量升高,血清中絲氨酸、甘氨酸、脯氨酸、天門冬氨酸及谷氨酸含量升高,而α-酮戊二酸含量下降。PCA分析顯示暴露組與對照組小鼠皮層和血清代謝特征存在差異,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)。結(jié)論慢性砷暴露可通過干擾皮層和血清氨基酸類代謝和三羧酸循環(huán),導(dǎo)致神經(jīng)遞質(zhì)合成障礙以及干擾能量代謝而影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能。
【圖文】：

物，利用代謝途徑分析在線工具（http://www.metaboanalyst.ca/）查詢相關(guān)代謝途徑。2結(jié)果2.1動物一般情況對照組小鼠進食、飲水、活動、大便等正常，被毛光澤，暴露組小鼠飲食正常，未出現(xiàn)動物死亡。與對照組相比，暴露組小鼠出現(xiàn)煩躁、易激惹，被毛出現(xiàn)不同程度的脫落。2.2腦砷含量變化經(jīng)氫化物發(fā)生一原子熒光光譜法測定結(jié)果顯示：暴露組腦砷含量高于對照組（對照組：0.21±0.03μg/g，暴露組：2.32±0.18μg/g），差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。2.2代謝組學(xué)測定結(jié)果暴露組和對照組皮層、血清樣本總離子流圖如圖1所示。GC/MS結(jié)果根據(jù)MCF質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫鑒定皮層、血清樣本色譜圖，得到匹配度較好的代謝物分別有80和56種，采用SIMCA-P軟件PCA法分析二維分布圖和載荷圖（圖2），如PCA模型圖所示，暴露組和對照組可以明顯區(qū)分開，提示兩組樣本具有不同代謝特征；載荷圖提示組間存在差異性化合物，對差異性化合物進行兩樣本t檢驗，結(jié)果顯示皮層和血清分別有7種和15種代謝物組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05，表1），利用代謝途徑在線分析工具查詢差異性代謝物影響的相關(guān)代謝途徑（表2）。3討論砷是環(huán)境中重要的神經(jīng)毒物，動物實驗表明慢性砷暴露可擾亂中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能，降低小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力［11］；Rodriguez［12］和Kim［13］通過自由飲水方式給C57BL/6J成年雄鼠染毒，暴露劑量為1、10、50和100mg/L亞砷酸鈉，4周后，50mg/L組表現(xiàn)為神經(jīng)行為受損，沒有明顯中毒癥狀。因此，本實驗采用的染毒劑量為50mg/L，三周齡雄鼠連續(xù)暴露12周，通過測定腦砷含量發(fā)現(xiàn)暴露組高于對照組，表明砷能夠通過血腦屏障在腦組織蓄積發(fā)揮其神經(jīng)毒性，即慢性砷暴露小鼠模型成功建立，與文獻報道一致［14］。慢性砷暴露可干擾機體?

-20-1001020t1100-10t2AControlgroupExposedgroup-0.10.00.1p10.1-0.0-0.1-0.2p2-20-1001020t1100-10t20.20.10.0-0.1p2-0.2-0.1-0.00.1p1BCD圖2皮層、血清樣本PCA得分圖和載荷圖Fig.2PCAscoringdiagramandloaddiagramofbraincortexandserumsample.A,B:CortexscoringplotsofPCAandloadingplotsofexposedgroup,respectively;C,D:SerumscoringplotsofPCAandloadingplotsofthecontrolgroup,respectively.表1砷暴露組和對照組小鼠皮層、血清差異性代謝物Tab.1DifferenceincortexandserummetabolitesintheexposedandcontrolgroupsTissueCortexSerumMetaboliteCitricacidLysinePhenylalanineHistidineTyrosineCabamicacidItaconicacidAsparticacidTridecaneGlutamicacid2-HydroxyisobutyricacidSerine1,4-Benzenedicarb-oxylicacidMargaricacidEPAPyroglutamicacidProlineα-KetoglutaricacidHydrazine,(2-methylpropyl)-GlycineCyclodecasiloxane,eicosamethyl-3-Methyl-2-oxopentanoicacidMatchpercent(%)76829685878887857295807186838690987880968079Retentiontime(min)16.59926.65620.30027.53828.9625.62610.39316.58711.38018.46510.69317.68116.33722.91627.18016.69415.28813.34711.36011.71424.5838.056Peakvalue(Mean±SD)Controlgroup(n=6)14496082.67±427477.927980448.00±282324.653257108.67±192362.29439262.00±39944.543476661.33±582892.89442235.66±39867.61153580.52±24004.7984672.00±10788.4123110.33±4064.039

物，利用代謝途徑分析在線工具（http://www.metaboanalyst.ca/）查詢相關(guān)代謝途徑。2結(jié)果2.1動物一般情況對照組小鼠進食、飲水、活動、大便等正常，被毛光澤，暴露組小鼠飲食正常，未出現(xiàn)動物死亡。與對照組相比，暴露組小鼠出現(xiàn)煩躁、易激惹，被毛出現(xiàn)不同程度的脫落。2.2腦砷含量變化經(jīng)氫化物發(fā)生一原子熒光光譜法測定結(jié)果顯示：暴露組腦砷含量高于對照組（對照組：0.21±0.03μg/g，暴露組：2.32±0.18μg/g），差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。2.2代謝組學(xué)測定結(jié)果暴露組和對照組皮層、血清樣本總離子流圖如圖1所示。GC/MS結(jié)果根據(jù)MCF質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫鑒定皮層、血清樣本色譜圖，得到匹配度較好的代謝物分別有80和56種，采用SIMCA-P軟件PCA法分析二維分布圖和載荷圖（圖2），如PCA模型圖所示，暴露組和對照組可以明顯區(qū)分開，提示兩組樣本具有不同代謝特征；載荷圖提示組間存在差異性化合物，對差異性化合物進行兩樣本t檢驗，結(jié)果顯示皮層和血清分別有7種和15種代謝物組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05，表1），利用代謝途徑在線分析工具查詢差異性代謝物影響的相關(guān)代謝途徑（表2）。3討論砷是環(huán)境中重要的神經(jīng)毒物，動物實驗表明慢性砷暴露可擾亂中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能，降低小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力［11］；Rodriguez［12］和Kim［13］通過自由飲水方式給C57BL/6J成年雄鼠染毒，暴露劑量為1、10、50和100mg/L亞砷酸鈉，4周后，50mg/L組表現(xiàn)為神經(jīng)行為受損，沒有明顯中毒癥狀。因此，本實驗采用的染毒劑量為50mg/L，三周齡雄鼠連續(xù)暴露12周，通過測定腦砷含量發(fā)現(xiàn)暴露組高于對照組，表明砷能夠通過血腦屏障在腦組織蓄積發(fā)揮其神經(jīng)毒性，即慢性砷暴露小鼠模型成功建立，與文獻報道一致［14］。慢性砷暴露可干擾機體?

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本文編號：2762019