低浓度二甲基亚砜（DMSO）对鱼类细胞代谢的影响及研究启示

为探究 DMSO 对细胞代谢的影响，研究人员以 RTgill-W1 鱼细胞系为对象，研究不同浓度 DMSO 作用下细胞的变化。结果显示，DMSO 会降低细胞活力、引发氧化应激并影响多种代谢途径。该研究为科研中合理使用 DMSO 提供参考。

　　在生物和医学研究的广阔天地里，二甲基亚砜（DMSO）可是个 “明星分子”。它凭借独特的溶解能力和良好的膜通透性，在药物递送、细胞培养和低温保存等领域大显身手。然而，这个 “明星” 却有着不为人知的一面。尽管它在科研中应用广泛，但人们对其毒性，尤其是在低浓度下对细胞代谢的影响知之甚少。不同细胞对 DMSO 的敏感程度差异巨大，而且目前还没有针对其在体外研究中对分子代谢影响的全面代谢组学调查。此外，在非哺乳动物细胞系方面的研究也十分有限。这些问题就像一团团迷雾，笼罩着科研人员，让他们在使用 DMSO 时充满了困惑和担忧。为了拨开这团迷雾，来自国外的研究人员踏上了探索之旅，开展了关于低浓度 DMSO 对 RTgill-W1 鱼细胞系代谢影响的研究。这项研究成果发表在《Aquatic Toxicology》上，为我们深入了解 DMSO 的毒性提供了宝贵的线索，也为科研工作者们合理使用 DMSO 指明了方向。

研究人员在此次研究中主要运用了以下几种关键技术方法：首先是细胞培养技术，将 RTgill-W1 细胞系（源自虹鳟鱼鳃上皮细胞）在特定培养基中培养，维持其健康增殖状态；接着通过多种细胞功能检测技术，如使用刃天青（resazurin）细胞活力测定法评估细胞活力，利用 DCFH2-DA 工作溶液检测细胞内活性氧（ROS）水平；最后运用代谢组学技术，对细胞内代谢物进行全面分析，包括样本处理、气相色谱 - 质谱联用（GC-MS）检测以及后续的数据处理和统计分析等。

研究结果

1. 细胞活力：研究发现，RTgill-W1 细胞系暴露于 DMSO 后，细胞活力呈现出明显的浓度和时间依赖性下降。除了最低浓度 0.1% 的 DMSO 处理组细胞活力与对照组相近外，其他浓度处理组细胞活力均显著降低。经计算，24 小时和 48 小时暴露后的半数最大效应浓度（EC₅₀）约为 6.46% DMSO，10% 效应浓度（EC₁₀）约为 3.26% DMSO 。这表明较高浓度的 DMSO 对细胞活力有较大的抑制作用，细胞在高浓度 DMSO 环境下的生存能力受到严重威胁。
2. ROS 生成：DMSO 对细胞内 ROS 水平的影响较为复杂。在低浓度（0.1 - 3%）时，ROS 水平相对稳定，接近对照组，甚至在 2% DMSO 处理 48 小时时，ROS 水平显著低于对照组，说明低浓度 DMSO 可能具有抗氧化作用。但当 DMSO 浓度达到 4% 及以上时，ROS 生成随浓度增加而积累，且呈时间依赖性，在 24 小时时达到最高水平，之后有所下降。这意味着高浓度的 DMSO 会打破细胞内的氧化平衡，引发氧化应激反应，对细胞造成氧化损伤。
3. 代谢物谱和代谢途径：通过 GC-MS 分析，研究人员鉴定出 341 种注释代谢物，涵盖六大类和十五个子类。偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）显示，随着 DMSO 浓度增加，细胞代谢组学谱发生明显变化。低浓度（0.1% 和 0.5%）处理时，代谢扰动较小，样本与对照组聚类相近；而 1%、4% 和 8% 处理时，与对照组明显分离，代谢物水平变化显著 。进一步分析发现，共有 170 种代谢物受 DMSO 处理显著影响，且影响程度与浓度相关。火山图分析表明，不同浓度 DMSO 处理下，代谢物丰度变化不同，高浓度处理下变化更为显著。通路分析显示，共有 41 条代谢途径受到显著影响，涉及氨基酸代谢、碳水化合物代谢、脂质代谢、维生素和辅因子代谢以及核苷酸代谢五大类。这些结果揭示了 DMSO 对细胞代谢的广泛影响，从多个代谢层面干扰了细胞的正常生理功能。

研究结论与讨论

综合各项研究结果，DMSO 对 RTgill-W1 细胞具有多方面的影响。在细胞活力方面，0.5% 及以上浓度的 DMSO 会显著降低细胞活力，不同细胞系对 DMSO 的敏感性存在差异，且暴露时间、培养基成分等因素会影响其毒性。在 ROS 生成方面，DMSO 在低浓度时可能作为抗氧化剂降低 ROS 水平，但高浓度时则诱导氧化应激，且这种效应因细胞类型、浓度和暴露时间而异。在细胞代谢方面，即使是 0.1% 的低浓度 DMSO 也能引起代谢途径的改变，随着浓度增加，影响更为显著，涉及多种关键代谢途径的紊乱，包括氨基酸代谢、脂质代谢、能量代谢等，进而影响细胞的多种生理功能，如蛋白质合成、能量平衡、膜结构和信号传导等 。

该研究具有重要意义。它明确了 DMSO 在不同浓度下对 RTgill-W1 细胞的毒性和代谢影响，强调了在体外研究中谨慎使用 DMSO 的必要性，即使是符合 OECD 指南推荐浓度（≤0.5%）的 DMSO，也可能对细胞代谢产生影响，干扰实验结果。因此，在实验中必须设置溶剂对照组，以准确区分溶剂和实验处理的各自效应。此外，研究还呼吁探索替代溶剂，如绿色溶剂，以减少 DMSO 带来的潜在问题，推动可持续的科研实践。这项研究为环境和生物医学研究中合理使用 DMSO 提供了关键参考，有助于提高实验的准确性和可靠性，促进相关领域研究的健康发展。