塑料是常见污染物,都说对人类是有危害的,影响到底有多大呢?使用肝细胞,肺细胞作为模型,从代谢组学的角度探讨可能的表型改变。
文献题目:代谢组学揭示纳米颗粒诱导的人肝和肺细胞线粒体损伤
样品:2类细胞,肝细胞系(L02细胞)和肺上皮细胞系(BEAS-2B细胞)
分组:空白对照组,9重复;
低剂量组:0.0125mg/mL,9重复;
高剂量组:0.125或0.25 mg/mL,9重复
结果分析
1.对照与低浓度污染组,高浓度污染组,细胞表型的分析
与对照组相比,低NP浓度组(0.006、0.0125、0.0312 mg/mL)的L02细胞活力略有增加,而高NP剂量组(0.125和0.25 mg/mL)则显著降低(图1A,C)。生存能力的增加表明L02细胞被刺激以解毒NP,作为对不良刺激的生存反应。(思考:建模型,说明塑料对细胞线粒体功能有影响,浓度越高影响越大)。
2.影响的潜在通路分析
较高浓度的NP对L02细胞具有直接的毒性作用,导致线粒体活力降低。浓度越高mROS产生越多,基础呼吸和最大呼吸显著减少,线粒体ATP产生显著降低。
3.代谢组分析
PCA分析
基于MS非靶向代谢组学方法能够测量内源性代谢物,并识别NP暴露的特定毒性途径。PLS-DA模型在阳性和阴性模式(R2Y和Q2>0.5)下,L02细胞(图S2A)和BEAS-2B细胞(图S2B)的提取MS特征显示出令人满意的拟合度和预测能力(思考:做代谢组,PCA显示不同的组是明显区分的)
差异分析
火山图(1.2倍,p<0.05)中显示的结果一致(图S3)。L02细胞的代谢变化比BEAS-2B细胞更严重,如低NP浓度(0.0125 mg/mL)下L02细胞中更多的特征变化所示(图S3A,C)(思考:火山图展示差异的代谢物,较多的差异代谢物,说明表型差异挺大)
通过搜索质谱文库,在每个细胞系中鉴定出超过35种内源性生物标志物;
功能分析
这些化合物主要是核苷酸、核苷、氨基酸、肽和羧酸。代谢途径的结果显示,NP暴露影响L02细胞中的烟酸和烟酰胺代谢,以及BEAS-2B细胞中的精氨酸生物合成和丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢(图5A,B)
功能和生物模式的富集分析表明,线粒体中发生的尿素循环和ETC的生物过程在两种细胞系中都受到高度干扰(图5C,D)这些途径与三羧酸(TCA)循环、谷胱甘肽(GSH)代谢和嘌呤代谢有关(图5A,B),表明NP暴露影响线粒体功能(思考:功能富集分析归纳差异代谢物的功能)
选择通路重点探讨-TCA循环
TCA循环是细胞能量代谢的核心,为细胞呼吸提供能量。(52,53)NP处理的L02细胞显示TCA循环的一些内源性生物标志物(如苹果酸)的含量增加,而其他生物标志物的含量(如富马酸)略有下降(图6)。在用高浓度NP处理后,BEAS-2B细胞表现出柠檬酸盐含量显著降低,但富马酸盐含量增加(图6B,C)
(思考:选择一个核心通路,画出模式图,标出重点代谢物的上下调,解释代谢物是如何变化的,如何暗示通路被影响的)
全文思路:(1)建模型,2种细胞,3个分组,讨论模型
(2)评估模型的各种特征变化
(3)代谢组学鉴定差异代谢物,潜在功能,及通路,与表型关联。
文献原文:
Siyi Lin, Hongna Zhang. Metabolomics Reveal Nanoplastic-Induced Mitochondrial Damage in Human Liver and Lung Cells.Environmental Science & Technology, 2022,56,(17),12483-12493.DOI: 10.1021/acs.est.2c03980
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