《Global Ecology and Conservation》：NMR-based metabolomics in Brown smooth-hound shark (
Mustelus henlei) tissues: comparative study in two sites with different anthropogenic impact in Baja California Sur, Mexico
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核磁共振（NMR）代谢组学是评估灰光滑星鲨（Mustelus henlei）中人为影响（重金属污染）的稳健且敏感的工具。多变量分析清楚地区分了具有不同人为影响的采样点，并鉴定出特异性代谢生物标志物。在肝脏中，被确定为生物指示物的代谢物与氨基酸、神经递质和渗透保
核磁共振（NMR）代谢组学是评估灰光滑星鲨（Mustelus henlei）中人为影响（重金属污染）的稳健且敏感的工具。多变量分析清楚地区分了具有不同人为影响的采样点，并鉴定出特异性代谢生物标志物。在肝脏中，被确定为生物指示物的代谢物与氨基酸、神经递质和渗透保护化合物的代谢有关。在肌肉中，差异代谢物与能量代谢和抗氧化功能相关。在肌肉中，差异代谢物包括乳酸，其在圣罗莎莉亚（Santa Rosalía）鲨鱼肌肉中浓度较高。
灰光滑星鲨（Mustelus henlei）是加利福尼亚湾重要的兼捕渔业资源，占该区域星鲨属渔获量的60%以上，但关于重金属对其健康影响的生理学知识仍十分有限。已有研究虽表明该物种体内汞、镉、硒的蓄积未超过人类消费安全限值，但污染物暴露可能引发早期生理变化，而这些变化难以通过常规参数察觉。为此，研究人员采用核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）代谢组学，比较墨西哥南下加利福尼亚州两个人为影响程度不同地点——原始区域康基斯塔·阿格拉里亚（Conquista Agraria, CA）与受矿业活动严重污染的圣罗莎莉亚港口（Santa Rosalía, SR）——捕获的M. henlei肝脏和肌肉组织代谢谱，旨在筛选反映健康状况的候选生物标志物。
研究人员于2018年11月从两地兼捕渔获中各采集15只成年M. henlei，取背侧肌肉和肝脏组织。采用高分辨率1H NMR（750 MHz）结合二维谱（COSY、HSQC、HMBC）进行代谢物鉴定和结构确证，利用Chenomx软件定量；随后通过主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）和正交偏最小二乘判别分析（Orthogonal Projections to Latent Structures Discriminant Analysis, OPLS-DA）识别组间差异代谢物，并以VIP值>1.0为阈值筛选关键化合物；最后借助MetaboAnalyst平台进行代谢通路富集分析。
肝脏OPLS-DA模型表现出良好的判别与预测能力（R2X=0.797，R2Y=0.933，Q2=0.898），共筛出17个差异代谢物。SR组甘氨酸浓度显著升高，而天冬氨酸、γ-氨基丁酸（GABA）、甲硫氨酸、牛磺酸、乙酸、苹果酸、琥珀酸、尿苷、二甲基胺、甘油磷酸胆碱、葫芦巴碱、N,N-二甲基甘氨酸等大多数代谢物在CA组较高。通路分析显示甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸代谢、牛磺酸/亚牛磺酸代谢以及丙氨酸/天冬氨酸/谷氨酸代谢发生显著改变。肌肉OPLS-DA模型同样稳健（R2X=0.763，R2Y=0.993，Q2=0.946），鉴定出14个差异代谢物，其中ADP/AMP/ATP（排名最高）、葡萄糖、牛磺酸、琥珀酸、肌酸、甘氨酸、葫芦巴碱、甜菜碱等为关键区分物质；SR组乳酸、甘氨酸、苏氨酸、乙酸、琥珀酸、肌酸、ADP/AMP/ATP等浓度较高，而CA组葡萄糖、甲硫氨酸和牛磺酸浓度较高。受影响的通路包括甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸代谢、牛磺酸/亚牛磺酸代谢以及淀粉和蔗糖代谢。
讨论指出，肝脏中甘氨酸的升高可能反映重金属诱导的肝毒性，因甘氨酸具有抗炎和免疫保护特性；而TMAO、葫芦巴碱和牛磺酸在CA组较高，与健康状态相关。肌肉中乳酸在SR组显著升高，可能是金属生物累积的生理标志；牛磺酸在CA组较高，而其在应激状态下降低，符合SR组鲨鱼所受环境压力。上述代谢组差异表明矿区环境污染已对鲨鱼机体产生明显的生理生化影响。
研究结论可概括为：基于1H-NMR的代谢组学研究使研究人员得以识别所研究各器官作用的相似与差异，以及M. henlei在来自矿业作业的高金属水平区域（SR）与以原始水域为特征的区域（CA）之间的代谢通路差异和改变。SR鲨鱼肝脏中变化最大，被确定为生物指示物的代谢物为甘氨酸、GABA（γ-氨基丁酸）、甲硫氨酸、尿苷、TMAO和牛磺酸，这些代谢物与氨基酸、神经递质和渗透保护化合物的代谢有关。在肌肉中，差异代谢物为ADP/AMP/ATP、葡萄糖、牛磺酸、琥珀酸、肌酸、甘氨酸、葫芦巴碱和甜菜碱，它们与能量代谢和抗氧化功能相关，可能保护生物体免受高微量元素环境的影响。本研究中生物体组织内重金属浓度数据的缺乏是一个明显局限；即便如此，该研究仍有助于理解不同环境条件下鲨鱼代谢的概念模型。需要综合研究以明确M. henlei肝脏和肌肉中的生物标志物，并将其用作影响该物种健康的人为效应的指标。
