2024-01-24
文章題(ti)目：Dietary polystyrene nanoplastics exposure alters hepatic glycolipid metabolism, triggering inflammatory responses and apoptosis in Monopterus albus
技術手段：轉錄(lu)組測序、生化及酶活性測定
上(shang)海農業(ye)科(ke)學院生態環境保護(hu)研究所，周文宗團(tuan)隊在《Science of the Total Environment》上(shang)發(fa)表了納(na)米塑(su)料喂養條件下，改變黃鱔的肝糖脂代謝，引發(fa)炎(yan)癥反應和細(xi)胞凋亡(wang)的研究成(cheng)果。
本研究的轉錄組(zu)測序和(he)部分(fen)數據分(fen)析工作由上海派森諾生物科(ke)技股份(fen)有限公司完成。
研究背景(jing) 微(wei)塑料(liao)和納米塑料(liao)(MPs和NPs)是大(da)量、持(chi)久和廣泛存在的環境污染(ran)物，它們對(dui)生(sheng)(sheng)態系(xi)統(tong)和水生(sheng)(sheng)物種構(gou)成嚴重威脅，日(ri)益引起人們的關(guan)注。確定納米塑料(liao)污染(ran)的生(sheng)(sheng)態效應需要了解(jie)水生(sheng)(sheng)生(sheng)(sheng)物中納米塑料(liao)濃(nong)度變化的影響。 黃(huang)鱔(shan)（M. albu）是重(zhong)要(yao)經濟意(yi)義的(de)水產養(yang)殖(zhi)品種，在(zai)對黃(huang)鱔(shan)養(yang)殖(zhi)環(huan)境微(wei)(wei)塑料(liao)污染的(de)調(diao)查中(zhong)(zhong)(zhong)發(fa)現(xian)，在(zai)黃(huang)鱔(shan)養(yang)殖(zhi)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，混凝土池塘、網箱和稻田廢水中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)微(wei)(wei)塑料(liao)顯(xian)著增加(jia)，但微(wei)(wei)塑料(liao)對黃(huang)鱔(shan)的(de)毒性(xing)作用(yong)尚(shang)未確定。 以往的納米塑(su)料飼養暴露實驗主要研(yan)究其對脂質代謝的影響。本研(yan)究將通過轉錄(lu)組學研(yan)究，擴(kuo)大NPs對黃鱔細胞信號(hao)調(diao)節、炎(yan)癥(zheng)反應(ying)和氧化應(ying)激(ji)的影響，填補(bu)這一空白。
技術路線
主要研究結(jie)果 1.能量代謝產物和酶活性的變化 與對(dui)照(zhao)組(zu)(zu)(zu)(zu)相比，H組(zu)(zu)(zu)(zu)GSH-Px、CAT活(huo)(huo)(huo)性和MDA濃度顯著(zhu)(zhu)升(sheng)高(gao)(P < 0.05)。各處理組(zu)(zu)(zu)(zu)SOD活(huo)(huo)(huo)性和TAOC含量無顯著(zhu)(zhu)變化（圖(tu)1）。M組(zu)(zu)(zu)(zu)和H組(zu)(zu)(zu)(zu)LPS活(huo)(huo)(huo)性極(ji)顯著(zhu)(zhu)高(gao)于(yu)(yu)對(dui)照(zhao)組(zu)(zu)(zu)(zu)(P < 0.01)， H組(zu)(zu)(zu)(zu)LZM活(huo)(huo)(huo)性極(ji)顯著(zhu)(zhu)高(gao)于(yu)(yu)對(dui)照(zhao)組(zu)(zu)(zu)(zu)(P < 0.01)， M組(zu)(zu)(zu)(zu)和H組(zu)(zu)(zu)(zu)LZM活(huo)(huo)(huo)性極(ji)顯著(zhu)(zhu)高(gao)于(yu)(yu)對(dui)照(zhao)組(zu)(zu)(zu)(zu)(P < 0.01)。M組(zu)(zu)(zu)(zu)和H組(zu)(zu)(zu)(zu)的肝臟(zang)葡萄(tao)糖(tang)代謝酶PK和PFK活(huo)(huo)(huo)性顯著(zhu)(zhu)高(gao)于(yu)(yu)對(dui)照(zhao)組(zu)(zu)(zu)(zu)(P < 0.05)， H組(zu)(zu)(zu)(zu)的GLU含量顯著(zhu)(zhu)高(gao)于(yu)(yu)對(dui)照(zhao)組(zu)(zu)(zu)(zu)(P < 0.05)(圖(tu)2)。 圖1：不同喂養(yang)條件下黃鱔肝臟抗(kang)氧化酶活性和(he)消化酶的變化 圖2：不同(tong)喂(wei)養條件(jian)下黃鱔肝臟糖(tang)脂代謝生化(hua)指(zhi)標(biao)的變化(hua) 2.轉錄組測(ce)序分析 轉(zhuan)錄組(zu)(zu)(zu)差(cha)異(yi)(yi)(yi)表(biao)達基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)的Venn分(fen)(fen)析(xi)顯示，CK vs L組(zu)(zu)(zu)有(you)(you)387個(ge)(ge)特(te)異(yi)(yi)(yi)性差(cha)異(yi)(yi)(yi)表(biao)達基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)，CK vsM組(zu)(zu)(zu)有(you)(you)313個(ge)(ge)特(te)異(yi)(yi)(yi)性差(cha)異(yi)(yi)(yi)表(biao)達基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)，CK vs H組(zu)(zu)(zu)有(you)(you)1060個(ge)(ge)特(te)異(yi)(yi)(yi)性差(cha)異(yi)(yi)(yi)表(biao)達基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)(圖3A)。轉(zhuan)錄組(zu)(zu)(zu)差(cha)異(yi)(yi)(yi)分(fen)(fen)析(xi)顯示，M與CK相比，共鑒定到656個(ge)(ge)差(cha)異(yi)(yi)(yi)表(biao)達基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)(DEG)，其中共有(you)(you)上(shang)調(diao)307個(ge)(ge)基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)和下調(diao)349個(ge)(ge)基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin);與對照相比，H組(zu)(zu)(zu)DEG有(you)(you)1463個(ge)(ge)，其中上(shang)調(diao)基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)847個(ge)(ge)，下調(diao)基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)769個(ge)(ge);與對照相比，L組(zu)(zu)(zu)有(you)(you)707個(ge)(ge)DEG，包括336個(ge)(ge)上(shang)調(diao)基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)和371個(ge)(ge)下調(diao)基(ji)(ji)因(yin)(yin)(yin)(圖3B)。 對(dui)各比較組的(de)差異基因(yin)進行GO和KEGG富集分析(xi)，受NPs顯著影響的(de)KEGG通(tong)(tong)路(lu)主要(yao)有(you)：機體內PPAR信號通(tong)(tong)路(lu)、細(xi)(xi)(xi)胞(bao)色(se)素P450對(dui)外源物(wu)的(de)代(dai)(dai)謝(xie)、甘氨酸、絲(si)氨酸和蘇氨酸代(dai)(dai)謝(xie)、谷胱甘肽(tai)代(dai)(dai)謝(xie)、細(xi)(xi)(xi)胞(bao)凋亡(wang)和細(xi)(xi)(xi)胞(bao)壞死(圖3C、D、E)。 圖3：各處理下(xia)轉錄組差異分(fen)析以及KEGG富集分(fen)析 3.qPCR驗證轉錄組結果 本(ben)研究(jiu)用qRT-PCR技術選擇了轉(zhuan)錄組分析(xi)中部分差異(yi)基(ji)因(yin)結果(guo)進行驗證(zheng)。驗證(zheng)結果(guo)顯示，與CK組相(xiang)比，L，M和(he)(he)H組中基(ji)因(yin)TNF、PCK、IL8、p38和(he)(he)ACOX1呈(cheng)上調趨勢(shi)；與CK組相(xiang)比，在L和(he)(he)M組中CPT1A表(biao)達量較(jiao)高，在H組中表(biao)達量較(jiao)低(di)（圖4）。 圖(tu)4：qPCR驗證差(cha)異表(biao)達基因
研究(jiu)結(jie)論 納米塑(su)料通過在(zai)mRNA水平調控ACOX1、CPT1A、ANGPTL4和(he)PCK，顯(xian)著激活(huo)(huo)PPAR信號通路導致脂(zhi)質代謝紊亂。高(gao)NPs攝食暴(bao)露組GSH-PX、CAT、MDA酶活(huo)(huo)性顯(xian)著升高(gao)，導致應(ying)肝臟(zang)氧化應(ying)激，同時(shi)促進例(li)如IL1B、IL8和(he)TNF-α部分(fen)細胞因(yin)子基因(yin)表達，導致炎癥反應(ying)和(he)細胞凋亡，激活(huo)(huo)MAPK信號通路。 綜上所述(shu)，飲食中暴(bao)露PS-NPs會改(gai)變黃鱔的(de)(de)肝糖脂代(dai)謝(xie)，引發炎癥反應和細(xi)胞凋(diao)亡。本研究結果(guo)為(wei)更好(hao)地了解納米(mi)塑(su)料在黃鱔中的(de)(de)生物(wu)學命運和作用提(ti)供了有價值的(de)(de)生態毒(du)理(li)學數據。
