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研究背景:镉(Cadmium)是一种稀有重金属,是属于经济发达国家自然和职业环境的主要化学污染物。镉的生物半衰期长达10至30年,这将造成其在血液中长期的堆积,并对相应的靶器官造成不可逆的损伤。心血管系统已被认为是镉沉积的主要靶器官之一。越来越多的证据已表明血管内皮功能障碍与脂代谢异常之间存在关联,然而,镉暴露后脂代谢的改变对血管内皮细胞会造成怎样的影响目前尚不清楚。目的:本研究旨在探讨重金属镉是否可以通过干扰血管内皮细胞的脂代谢,从而造成内皮细胞功能障碍,并进一步研究其可能的作用机制。方法:将人微血管内皮细胞(HMEC-1)暴露于不同剂量和时间的镉中,造成镉暴露损伤的模型。通过CCK-8和LDH的变化来评估镉造成的血管内皮细胞的毒性;脂代谢相关基因的实时定量PCR以及甘油三酯、总胆固醇和游离脂肪酸变化的检测被用来评估镉引起的脂代谢的变化,而油红O和BODIPY等中性脂质染料则被用来观察细胞内脂滴(LD)的变化;通过检测一氧化氮(NO)和内皮型一氧化氮合酶(eNOS)水平的变化来评估镉造成的内皮功能障碍;通过检测细胞内活性氧(ROS)和线粒体ROS、线粒体膜电位(MMP)和腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)的变化来反应线粒体功能的障碍。结果:镉暴露会妨碍HMEC-1细胞的脂代谢,其主要表现在:下调脂肪从头合成相关基因(ACACA、FASN、FADS1、PPARG、SREBF1、DGAT1),和上调脂肪分解相关基因(PNPLA2、LIPE、MGLL、ABHD5)。这将会导致,细胞内甘油三酯的减少,游离脂肪酸的增多。同时,由于镉暴露会下调脂肪酸氧化(CPT1A、CPT1B、CPT2、ACADS)和线粒体生物合成(PPARGC1A)相关基因,过多的游离脂肪酸不能被氧化供能,导致ROS的产生、线粒体膜电位改变和ATP含量下降,最终造成内皮功能障碍。结论:镉暴露通过干扰HMEC-1细胞的脂代谢,导致了未能被氧化成为细胞能量的游离脂肪酸过多的堆积,从而造成了ROS的产生和能量供应的不足,最终导致了线粒体和内皮细胞的功能障碍。本研究揭示了脂代谢稳态在内皮功能中的重要性,为镉暴露诱导的血管内皮的损伤提供了新的见解。