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目的:
本研究采用超高效液相-质谱联用(Ultra-performance liquidchromatography-mass spectrometry,UPLC-MS)技术,血清生化指标和组织病理学为基础,进行给予蓖麻碱后大鼠血清和尿液中的内源性代谢物变化的研究,结合模式识别方法进行分类并寻找标记物,解释内源性代谢物的可能代谢途径,探讨蓖麻碱肝毒性的本质。
方法:
健康Wistar大鼠口服灌胃蓖麻碱连续灌胃14天,每天两次,采用血清生化指标和组织病理切片确定蓖麻碱致肝毒性结果;采用UPLC-MS方法测定大鼠血清和尿液样本。尿液样品色谱分析条件:色谱柱为ACQUITY UPLCTM BEH C18柱(2.1mm×100 mm I.D,1.7μm,美国Waters公司),流速为0.25 mL/min,柱温为40℃,样品室温度为4℃,流动相A相为水(含0.1%甲酸),流动相B为乙腈(含0.1%甲酸),梯度洗脱(0 min:A为95%,B为5%;2 min:A为95%,B为5%;10 min:A为70%,B为30%;12.5 min:A为5%,B为95%;13.5 min:A为5%,B为95%;16min:A为95%,B为5%)。尿液样品质谱分析条件:采用电喷雾离子源(ESI),正、负离子两种模式同时检测,全扫描(Full scan)方式,毛细管电压为3000V(正离子),2800V(负离子),锥孔电压为25V,离子源温度为120℃,脱溶剂气温度为300℃,脱溶剂气流量为400 L/h,锥孔气流量为30 L/h,扫描范围为质荷比m/z110-1000。血清样品色谱分析条件:梯度洗脱程序为(0 min:A为100%,B为0%;0.5 min:A为100%,B为0%;20 min:A为5%,B为95%;21 min:A为5%,B为95%),此外均与尿液样品的分析条件相同。血清样品质谱分析条件:锥孔电压为35V;脱溶剂气温度为350℃,此外均与尿液样品的分析条件相同。
采用系统配置的Markerlynx软件(version4.0,Warters Ltd,USA)对原始数据进行色谱峰的识别、自动峰匹配、峰对齐和峰面积归一化等处理。采用主成分分析方法(PCA)模式识别方法对代谢物谱进行分类并从中寻找与蓖麻碱肝毒性相关的生物标志物。通过正一级和二级质谱扫描,结合文献、在线数据库等方法鉴定生物标记物。
结果:
生化指标和组织病理学切片结果表明高剂量60mg·kg-1灌胃给予大鼠蓖麻碱致肝毒性的结果最明显。经主成分分析后所得的score图可以看出给药后大鼠的样本逐渐远离对照组即不给药的样本,从代谢组学角度上可以观测到大鼠服用蓖麻碱过程随着给药剂量的增高呈现出渐进状态,其中正常对照组和高剂量组区分的最好,即造模最好。从血清和尿液样品相应的loading图上分别鉴定出了与肝毒性相关的11个和10个生物标记物。采用单因素分析方法比较对照组和高剂量组生物标记物的含量变化发现,与对照组相比,高剂量组溶血性磷脂酰胆碱、肌酐酸、马尿酸和N2-琥珀酰-L-鸟氨酸含量下降,磷脂酰胆碱、胆酸、苯丙氨酸、色氨酸、苯乙酰甘氨酸、苯酚硫酸盐、甲酚硫酸盐、烟酰甘氨酸硫酸盐和吲哚硫酸盐含量上升。蓖麻碱致肝毒性的机制可能涉及到脂肪代谢、肝肠循环、氨基酸代谢、能量代谢和肠道菌群代谢等一系列代谢途径的紊乱。根据这些生物标记物的生理功能,从代谢组学角度推测蓖麻碱致肝毒性的机制可能涉及到磷脂质、氨基酸、肠道菌群和能量等一系列代谢途径的紊乱,为蓖麻碱致肝毒性的早期诊断、病理机制的进一步研究提供了一定的参考依据。
结论:
本研究用整体代谢物谱或生物标志物作为新指标,从内源性代谢物的浓度水平变化考察蓖麻碱致肝毒性的整体的新的药学评价方法,阐明了蓖麻碱致毒性伤的本质。