东莨菪碱中毒大鼠的代谢组学

闫明; 于建云; 聂胜洁; 瞿勇强; 王尚文; 王蕊; 舒俊杰; 刘欢; 李树华

doi:10.12259/j.issn.2095-610X.S20210403

东莨菪碱中毒大鼠的代谢组学

doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20210403

昆明医科大学法医学院，云南昆明　650500

基金项目: 国家重点研发计划基金资助项目（2018YFC0807201-4）；云南省创新团队基金资助项目（202005AE160004）

详细信息

作者简介:
闫明（1993～），男，山东邹城人，在读硕士研究生，主要从事法医学研究工作

通讯作者:
李树华，E-mail：2530428326@qq.com

中图分类号: R992
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出版历程
- 收稿日期: 2020-12-14
- 刊出日期: 2021-04-01

Metabonomics of Scopolamine Intoxication in Rats

School of Forensic Medicine，Kunming Medical University，Kunming Yunnan 650500，China

摘要

摘要: 目的研究东莨菪碱中毒大鼠体内差异代谢物及代谢通路与毒性的关系。方法 40只Sprague-Dawley（SD）大鼠分为对照组和3个不同剂量给药组，连续给药30 d建立长期中毒模型，应用气相色谱-质谱（GC/MSD）联用技术，结合多元变量分析和数据库检索，对不同组别大鼠血清和尿液中内源性代谢物进行分析，筛选鉴定潜在的差异代谢物；通过代谢分析（MetaboAnalyst）软件进行代谢通路富集；并将各组大鼠脏器组织制作石蜡切片，HE染色后显微镜观察。结果与对照组大鼠相比较，给药组大鼠的代谢轮廓，差异有统计学意义（P < 0.05）；给药组血清及尿液中共筛选出谷氨基酸、甘氨酸、脯氨酸、肌氨酸、丙氨酸等17种差异代谢物，主要涉及丙氨酸-天门冬氨酸-谷氨酸代谢，甘氨酸-丝氨酸-苏氨酸代谢，谷氨酰胺-谷氨酸代谢等9条代谢通路；病理学检验主要以神经细胞变性为主。结论东莨菪碱的毒性作用主要表现为神经毒性，其毒性作用可能与其扰乱丙氨酸-天门冬氨酸-谷氨酸代谢、甘氨酸-丝氨酸-苏氨酸代谢、谷氨酰胺-谷氨酸代谢有关。
- 东莨菪碱 /
- 大鼠 /
- 长期中毒模型 /
- 代谢组学
Abstract: Objective To study the relationship between different metabolites, metabolic pathways and toxicity in scopolamine intoxicated rats. Methods 40 Sprague-Dawley （SD） rats were divided into control group and 3 groups with different doses of drugs. Chronic intoxication model was established after continuous administration for 30 days. By using Gas chromatography-mass spectrometry （GC/MSD）, and multivariate analysis and database retrieval, endogenous metabolites in serum and urine of different groups of rats were analyzed to screen and identify potential differential metabolites. Metabolic pathway enrichment was carried out by MetaboAnalyst software. The paraffin sections were stained with HE and observed microscopically. Results The metabolic profile of the control group and the administration group was significantly different （P < 0.05）. In the serum and urine samples of the drug administration groups, 17 different metabolites, including glutamic acid, glycine, proline, creatine and alanine, were screened out, mainly involving 9 metabolic pathways, including alanine-aspartate-glutamic acid metabolism, glycine-serine-threonine metabolism, and glutamine-glutamic acid metabolism, etc. The main pathological result was neurodegeneration. Conclusion The toxic effect of scopolamine is mainly neurotoxicity, and its mechanism of toxicity may be related to its disturbance of alanine-aspartic acid-glutamic acid metabolism, glycine-serine-threonine metabolism, glutamine-glutamic acid metabolism.
- Scopolamine /
- Rats /
- Chronic poisoning model /
- Metabonomics

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图 1 质量控制图

A：血清质控叠图；B：尿液质控叠图。

Figure 1. Quality control plot

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图 2 PCA得分图

A-C：血清高、中、低剂量组；D-F：尿高、中、低剂量组(红色 + 表示实验组，蓝色△表示对照组）。

Figure 2. PCA score plot

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图 3 PLS-DA得分图

A-C：血清高、中、低剂量组；D-F：尿液高、中、低剂量组(红色 + 表示实验组，蓝色△表示对照组）。

Figure 3. PLS score plot

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图 4 代谢通路联络图

A ：丙氨酸-天冬氨酸-谷氨酸代谢；B：甘氨酸-丝氨酸-苏氨酸代谢；C：谷氨酰胺-谷氨酸代谢。

Figure 4. Metabolic pathwayplot

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图 5 大鼠脑的病理学检验（×400，HE）

A高剂量组；B中剂量组；C低剂量组；D对照组。

Figure 5. Pathological examination of rat brain （×400，HE）

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表 1 基于GC/MSD鉴定出的差异代谢物

Table 1. Differential metabolites identified based on GC/MSD

VIP	p	保留时间（min）	差异代谢物	含量变化
1.069	0.00018	12.9127	谷氨基酸^a	上调
1.321	0.00092	8.1161	脯氨酸^a	上调
1.750	0.0032	7.089	肌氨酸^a	上调
1.195	0.044	14.5296	阿拉伯糖^b	上调
1.765	0.035	15.414	海藻糖^b	上调
1.091	0.00037	7.3244	甘氨酸^b	上调
2.817	0.0091	9.1619	苯甲酸^b	上调
1.506	0.021	13.2456	苏糖酸^b	上调
1.131	0.043	14.8624	核糖^b	上调
1.432	0.015	15.4708	乌头酸^b	上调
1.109	0.032	16.7069	葡萄糖酸-1,4-内酯^b	上调
2.262	0.052	17.6797	半乳糖酸^b	上调
2.533	0.044	19.1467	尿酸^b	上调
1.729	0.049	15.0794	3-羟基吲哚^b	上调
1.738	0.000016	10.7899	丙氨酸^a	下调
3.329	0.0062	9.0327	尿素^a	下调
4.453	0.0087	9.6232	磷酸^a	下调
注：a血清；b尿液。

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