基于非靶向代谢组学的吡虫啉暴露致人肝细胞HepG2毒性效应研究

来源：环境与职业医学杂志 2023年第2期北京时间：

作者：周兴藩, 孙谊然, 朱晓俊, 林梦文, 白文琳, 张英英, 张文平,

摘要：背景吡虫啉是一种被广泛使用于农业生产中的新烟碱类杀虫剂，在人群生物样本中检出率高。已有研究显示吡虫啉暴露与肝损伤相关性较高，但具体机制不明。目的观察吡虫啉暴露对人肝细胞HepG2毒性效应及其非靶向代谢谱的扰动影响，分析其主要参与的生物学过程和信号通路，探讨吡虫啉肝毒性可能的分子机制。方法制备人肝细胞HepG2细胞悬液接种于96孔板中，分为空白对照组、二甲基亚砜（DMSO）溶剂对照组和多种浓度的吡虫啉染毒组，每组设5个平行样。MTT法测定不同浓度吡虫啉（1、2.5、5、7.5、10 mmol·L−1）染毒8 h后的HepG2细胞存活率，分析其剂量-效应关系。选用细胞存活率为80%对应的吡虫啉暴露浓度（3 mmol·L−1）对HepG2细胞进行染毒，应用UHPLC-Q-TOF/MS技术进行非靶向代谢组学分析，并与空白对照组和DMSO溶剂对照组进行比较分析，筛选各组间差异代谢物，利用京都基因与基因组百科全书（KEGG）数据库进行注释，分析其富集的生物过程和相关信号通路。结果与空白对照组和DMSO溶剂对照组比较，吡虫啉暴露组HepG2细胞存活率降低，差异有统计学意义（P＜0.001）。暴露于2.5mmol·L−1吡虫啉8 h后，HepG2细胞存活率约为86%。非靶向代谢组学研究发现，暴露3 mmol·L−1吡虫啉可引起HepG2细胞包括肌酸（变量权重值VIP=1.11, P＜0.001）、精氨酸（VIP=1.47, P=0.048）、牛磺酸（VIP=4.28, P=0.001）、α-D-葡萄糖（VIP=1.90, P=0.006）等在内的61种差异代谢产物水平紊乱，主要涉及哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路（P＜0.001）、精氨酸和脯氨酸代谢（P=0.002）及半乳糖代谢（P=0.015）等。结论吡虫啉暴露能够显著抑制HepG2细胞存活率，干扰mTOR信号通路、精氨酸和脯氨酸代谢、半乳糖代谢等通路。

关键词：吡虫啉, HepG2细胞, 非靶向代谢组学, mTOR信号通路, 半乳糖代谢,