细胞代谢组学利用反相色谱和亲水相互作用液相色谱-四极杆飞行时间质谱技术揭示了铜在正常大鼠肝细胞中的肝毒性机制

《Journal of Separation Science》：Cell Metabolomics Reveals the Hepatotoxic Mechanism of Copper in Normal Rat Liver Cells Using Reversed-Phase and Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography-Quadrupole-Time-of-Flight Mass Spectrometry

铜离子诱导肝细胞毒性机制及代谢组学研究。通过HILIC-RPLC联用Q-TOF/MS技术解析50μM CuCl2暴露下BRL-3A肝细胞代谢谱，发现25种显著改变代谢物，涉及氧化应激（谷胱甘肽代谢失衡）、膜损伤（花生四烯酸代谢抑制）及能量代谢紊乱（甘油磷脂代谢激活）。该整合色谱-质谱框架为重金属肝毒性研究提供新方法学。

　　

摘要

铜（Cu）是维持正常细胞功能所必需的微量元素；然而，过量积累铜已被证实会导致肝毒性，但其引发肝毒性的代谢机制仍不明确。在本研究中，建立了一种创新的集成分离策略，结合了亲水相互作用液相色谱（HILIC）和反相液相色谱（RPLC），并采用四极杆飞行时间质谱（Q-TOF/MS）技术，系统地分析了暴露于CuCl₂的大鼠BRL-3A肝细胞中的代谢组变化。由于这两种色谱技术的分离机制互补——HILIC通过亲水相互作用有效保留和分离极性代谢物，而RPLC则基于疏水相互作用分离非极性/弱极性脂质分子——该分析方法显著扩展了可检测代谢物的范围，并通过两种色谱平台之间的交叉验证提高了代谢物鉴定的可靠性。结果显示，当BRL-3A细胞暴露于50 μM CuCl₂时（细胞存活率为85%），共检测到25种发生显著变化的代谢物。这些变化主要发生在以下代谢途径：谷胱甘肽代谢（GSH/GSSG比率显著下降，p < 0.01）、花生四烯酸（AA）代谢（AA含量减少42%，p < 0.05）以及甘油磷脂代谢（溶血磷脂[LysoPCs/LysoPEs]水平增加1.8倍，p < 0.05）。这些发现表明，氧化应激、膜结构损伤和能量代谢失衡是铜诱导肝毒性的核心机制。本研究建立的集成液相色谱-质谱（LC-MS）分析框架不仅为阐明铜诱导肝毒性的机制提供了新的分子视角，还展示了先进互补分离技术在环境污染物风险评估中的应用潜力。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。