文章標(biāo)題：

Metabolomic modulations of HepG2 cells exposed to bisphenol analogues

Yue S, Yu J, Kong Y, Chen H, Mao M, Ji C, Shao S, Zhu J, Gu J, Zhao M.

Environment International（IF=7）

DOI: 10.1016/j.envint.2019.05.008

研究背景：

人類在生活中使用了大量塑料制品，塑料成分之一的雙酚對人體有哪些影響？

研究雙酚類似物：雙酚A（BPA），雙酚AF（BPAF），雙酚F（BPF）和雙酚S（BPS）對內(nèi)分泌的干擾作用。

方法

HepG2細(xì)胞分別用四種BP（BPA，BPAF，BPF和BPS）處理后，通過核磁共振（NMR）分析其代謝產(chǎn)物，糖代謝PCR芯片（wcgene biotech，上海啟因生物）分析其基因表達(dá)情況。

結(jié)果

1.細(xì)胞培養(yǎng)基的NMR分析和多變量分析

代謝紊亂是由BPs治療引起的（圖1）。從OPLS-DA得分圖中，在四個BP代謝組學(xué)數(shù)據(jù)集和溶劑對照組之間觀察到明顯的區(qū)別（圖2）。

圖1主成分分析（PCA）得分來源于細(xì)胞培養(yǎng)基樣品的NOESY光譜的NMR數(shù)據(jù)。（A）溶劑對照和BPA處理的PCA得分圖;（B）溶劑對照和BPAF處理的PCA得分圖;（C）溶劑對照和BPF處理的PCA得分圖;（D）溶劑對照和BPS處理的PCA得分圖。

圖2 從細(xì)胞培養(yǎng)基樣品的noesy光譜的核磁共振數(shù)據(jù)和200個隨機置換試驗的驗證模型得到的opls-da分?jǐn)?shù)圖。（A）溶劑對照和BPA處理的OPLS-DA得分圖;（B）用于溶劑對照和BPAF處理的OPLS-DA得分圖;（C）溶劑對照和BPF處理的OPLS-DA得分圖;（D）溶劑對照和BPS處理的OPLS-DA得分圖。

2.鑒定差異累積的代謝物

圖3 OPLS-DA負(fù)荷圖和HEPG2細(xì)胞培養(yǎng)基中明顯的差異代謝物鑒定。（A）溶劑對照與BPA處理;（B）溶劑對照與BPAF處理;（C）溶劑對照與BPF處理;（D）溶劑對照與BPS處理。 刻度紅（↑↑）表示差異非常顯著; 漸變黃（↑）表示差異顯著; 漸變藍(lán)（NS）表示差異無關(guān)緊要。

3. 擾亂的通路分析

分析BP類似物擾亂的代謝途徑。我們發(fā)現(xiàn)7個途徑（苯丙氨酸代謝; D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代謝;賴氨酸降解;氨基?；?tRNA生物合成;丙酮酸代謝;甘氨酸，絲氨酸和蘇氨酸代謝;丙氨酸，天冬氨酸和谷氨酸代謝）與15在BPA暴露中鑒定的代謝物相關(guān)（圖4A）。六個途徑（苯丙氨酸代謝; D -谷氨酰胺和D-谷氨酸代謝;丙酮酸代謝;甘氨酸，絲氨酸和蘇氨酸代謝;丙氨酸，天冬氨酸和谷氨酸代謝;糖酵解或糖原異生），其中包括兩個以上的目標(biāo)，在整個過程中被BPAF影響（圖4B）。在相同的標(biāo)準(zhǔn)下，接觸BPF后，8種途徑（D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代謝;賴氨酸降解;氨基?；?tRNA生物合成;丙酮酸代謝;甘氨酸，絲氨酸和蘇氨酸代謝;丙氨酸，天冬氨酸和谷氨酸代謝;甲烷代謝;乙醛酸和二羧酸酯代謝）被影響（圖4C）。同時，BPS影響了三種途徑（丙酮酸代謝;丙氨酸，天冬氨酸和谷氨酸代謝;甲烷代謝）（圖4D）。

圖4. 代謝物組富集分析（MSEA）的總結(jié)圖（A）溶劑對照與BPA處理; （B）溶劑對照與BPAF處理; （C）溶劑對照與BPF處理; （D）溶劑對照與BPS處理。（a）苯丙氨酸代謝; （b）D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代謝;（c）賴氨酸降解;（d）氨基?；?tRNA生物合成;（e）丙酮酸代謝;（f）甘氨酸，絲氨酸和蘇氨酸代謝;（g）丙氨酸，天冬氨酸和谷氨酸代謝;（h）糖酵解或糖異生;（i）甲烷代謝;（j）乙醛酸和二羧酸代謝。

4. BPs處理后的基因表達(dá)譜表征

糖代謝PCR芯片檢測BP處理后基因表達(dá)水平的變化：84個選定基因和數(shù)據(jù)熱圖如圖5所示。糖代謝PCR芯片分析表明，盡管四種BP具有破壞葡萄糖代謝的能力，但它們可能通過不同的機制起作用：BPAF增加了丙酮酸激酶（PKLR）的表達(dá)水平，這意味著與NMR結(jié)果一致的增強的糖酵解。然而，其他三種BP類似物降低了葡萄糖激酶（GCK）的表達(dá)水平，表明葡萄糖感知障礙。

圖5 熱圖顯示pcr芯片測定hpg2細(xì)胞暴露48小時后糖代謝基因組的倍數(shù)變化。

圖6.通過1 H NMR分析和PCR陣列，檢測到的差異代謝物（黑色）和差異表達(dá)基因（紅色），并提出被破壞的代謝途徑。

結(jié)果總結(jié)

結(jié)果表明，BP類似物導(dǎo)致7-15種代謝物的紊亂，這些代謝物被分類為糖酵解（丙酮酸）和三羧酸循環(huán)（乙酸鹽，乳酸鹽）中的氨基酸（丙氨酸，谷氨酰胺，谷氨酸），中間體和終產(chǎn)物。根據(jù)代謝物和途徑的數(shù)量排序依次為BPF> BPA> BPAF> BPS。共同擾亂的通路（丙酮酸代謝，丙氨酸，天冬氨酸和谷氨酸代謝）表明糖酵解增強。研究結(jié)果同時表明，使用代謝組學(xué)和PCR陣列可以了解機制的潛在作用，并確定未來目標(biāo)風(fēng)險評估的潛在目標(biāo)。

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