Metabonomics of Scopolamine Intoxication in Rats
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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。 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. -
Key words:
- Scopolamine /
- Rats /
- Chronic poisoning model /
- Metabonomics
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大学生由于生理和心理尚未完全发育成熟。不少学生远离家乡，离开了原来熟悉的饮食、生活、气候、语言等环境，需要适应大学的集体生活，这些因素的变化，都可能会影响学生的口腔健康，而且其口腔保健意识、行为和习惯也将对周围人及后代产生深远影响[1]。
云南省63.6%的大专院校位于昆明市区[2]。目前对于昆明市大学生龋病状况的情况，仅见于1988年的一篇文献报道。该研究只抽查了昆明市一所大学，数据已不能反应当代昆明市大学生的口腔健康状况[3]。因此，为了解当前昆明市大学生的口腔健康状况，并分析影响龋病状况的危险因素，本课题组开展了此次调查。
1. 资料与方法
1.1 研究对象
2016年2月至7月在昆明市就读的大学生，知情同意后自愿参加本研究，本研究经昆明医科大学大学伦理委员会批准。
1.2 抽样方法
本研究采用多阶段抽样的方法，从昆明市的所有大学（老年大学除外）所在的10个行政区中随机抽取5个区/县（即呈贡区，五华区，安宁县，嵩明县，晋宁县）[4]，每个区/县随机抽取1～2所学校，对签署了知情同意书的大学生进行口腔检查和问卷调查。
1.2.1 口腔检查
由经过培训的4名检查者，调查前经过统一培训，标准一致性检验kappa值均大于0.8，参照世界卫生组织的第五版《口腔健康调查基本方法》的标准进行检查[5]。检查项目包括：（1）龋病状况（DMFT指数、患龋率）；（2）牙龈出血指数；（3）牙周袋指数。
1.2.2 问卷调查
在前期调查的的问卷基础上，加入了学生背景资料的相关问题（包括每月生活费、是否是独生子女等）[6]，问卷内容包括：（1）社会经济状况；（2）口腔卫生习惯；（3）口腔健康知识。问卷在检查当日统一发放、学生填写完毕后当场回收。
1.3 统计学处理
采用SPSS 22.0软件进行分析，计算患病率和龋均。患病率之间的比较采用卡方检验，两组龋均之间的比较采用独立样本的t检验，多组龋均之间的比较采用单因素方差分析。以是否患龋为因变量，可能影响口腔健康状况的社会背景因素、口腔卫生及就医习惯、口腔健康知识设为自变量，具体包括（性别、独生子女状况、父母的文化程度、每月生活费、民族、每天刷牙频率、过去一年内就医情况、口腔健康知识得分）。口腔健康知识包括4个问题，即引起蛀牙的原因、蛀牙的预防措施、引起牙周病的原因和牙周病的预防措施，每题最多选3项，回答正确得1分，错误不得分，满分12分。在双变量分析中P < 0.10的自变量被认为是潜在危险因素放入回归模型。利用Binary Logistic逐步后退的回归分析方法获得龋病危险因素的最终模型，显著性水平设为0.05。
2. 结果
2.1 调查对象基本情况
本研究共调查9所学校，616名大学生参加，男生215人，女生401人，平均年龄为（19.4±0.8）岁，其中161名为独生子女，439名为汉族，177名为少数民族；65%的学生的父亲文化程度为初中及以下，35%的学生的父亲文化程度为高中及以上，而76%的学生的母亲文化程度，为24%为高中及以上；且53%的学生每个月的生活费为800元及以上；每天刷牙频率为2次及以上的学生占85%，而66%的学生在过去一 a未看过牙医，只有34%的学生进行过口腔就诊。
2.2 龋病状况
此次调查有效问卷616份。患龋率为52%，龋均为1.5±2.0（表1），女生龋均为1.6±2.2显著高于男生1.1±1.7，差异有统计学意义（F = 26.416，P = 0.001）。37%的学生有未治疗的龋齿。
表 1 昆明市大学生龋病状况[n（%），$\bar x \pm s$ ]Table 1. Dental caries status of the university students in Kunming City [n（%），$\bar x \pm s$ ]龋病状况 患病率 龋均 龋失补牙数（DMFT） 320（52） 1.5 ± 2.0 龋坏且未充填的牙数（DT） 227（37） 0.8 ± 1.4 因龋丧失的牙数（MT） 18（3） < 0.1 ± 0.2 因龋已充填的牙数（FT） 123（20） 0.6 ± 1.6 2.3 问卷调查结果
2.3.1 社会经济状况
是否为独生子女、父母的文化水平及大学生每月生活费的高低与大学生的患龋率差异无统计学意义（P > 0.05），但少数民族大学生的患龋率显著高于汉族学生，差异有统计学意义（P = 0.038），见表2。
表 2 龋病状况的单因素分析（n（%）/χ2/P值）Table 2. Single factor analysis of the prevalence of dental caries变量 患病率（n（%） χ2 P值 性别 男 312（48） 2.059 0.175 女 352（54） 独生子女 1.597 0.206 是 344（56） 否 308（50） 父亲的文化程度 2.085 0.149 初中及以下 308（50） 高中及以上 344（56） 母亲的文化程度 0.022 0.883 初中及以下 320（52） 高中及以上 314（51） 每月生活费 1.988 0.159 < 800元 283（46） ≥800元 326（53） 民族 4.291 0.038 汉族 301（49） 少数民族 357（58） 刷牙频率 1.018 0.313 < 2次/d 289（47） ≥2次/d 326（53） 过去一年内是否看过牙医 20.368 < 0.001* 无 283（46） 有 412（67） *P < 0.05。 2.3.2 口腔健康行为
每天不同的刷牙次数与学生患龋率的差异无统计学意义（P = 0.313）。但过去1 a内看过牙医的大学生患龋率显著高于一年内无牙科就诊经历的学生，差异有统计学意义（P < 0.01），见表2。
2.3.3 口腔健康知识
大学生口腔健康知识平均得分为10.0±2.0。大学生是否患龋与其口腔健康知识得分无关，差异无统计学意义（F = 5.791，P = 0.076）。
2.4 龋病相关因素的Binary Logistic回归分析
Binary Logistic最终模型（表3）显示，患龋率与大学生是否是少数民族有关（优势比（Odds Ratio） = 1.463，P = 0.039）。过去一年内看过牙医的大学生，其患龋病的优势比是未看过牙医的大学生的2.461倍。口腔知识得分与龋病的患病率相关（Odds Ratio = 0.924，P = 0.037）。
表 3 龋病影响因素的Binary Logistic回归分析Table 3. Binary logistic analysis of the related factors of caries prevalence自变量 优势比 95%可信区间 P值 民族 少数民族 1.463 1.020～2.098 0.039 汉族* 过去一年是否看过牙医 是 2.461 1.682～3.601 < 0.001 否* 口腔健康知识得分 0.924 0.858～0.995 0.037 常数项 1.667 0.193 *参考组。 2.5 牙周状况
66%的学生有牙龈出血，不同牙位牙龈出血率见图1。牙龈出血最常见的是下颌切牙，其次是上颌第一磨牙，上颌切牙牙龈出血率最低。14%的学生有牙周袋，但99%的牙周袋为浅牙周袋（袋深4～5 mm），平均每人有牙周袋的牙数是0.3±1.2。
3. 讨论
本实验随机抽取调查的人群中，男生数量显著高于女生，这与2013年至2016年全国教育部发布的云南省高等教育本、专科人数的男女比例基本一致[7-10]。其次，昆明市大学本科院校所在区县都随机抽取了1～2所大学本科院校，是一种简便、有效、科学的抽样方式，样本具有一定的代表性。
本次调查结果显示：昆明市大学生患龋率为52%。由于第3次和第4次全国口腔健康调查，未纳入青年组，无法进行结果比较。但本次调查结果与1995年第2次全国口腔流行病学调查18岁人群的龋病患龋率结果相近（55%），与2009年至2019期间年浙江、甘肃、山西等地报导的大学生患龋率结果也相差不大（37%～55%）[11-17]，与2007年Lu H X等[18]报道的香港18岁青年人的龋病状况相比，两地青年人的患龋水平相当（59%）.此外，值得注意的是本研究中龋均为非正态分布资料，但为了与已发表的国内外研究进行比较，龋均仍然沿用正态数据的相关分析方法。2007年香港青年人的龋均主要由“已充填无龋”构成，而本次调查的龋均以“龋坏且未充填”为主（DMFT：1.4，FT：1.1）[18]。
进行口腔检查是获得牙科保健的一项措施，定期看牙医可以提供口腔健康教育和专业预防护理，并评估患者龋齿风险，早期治疗龋齿。Binary Logistic回归分析显示，过去看过牙医的大学生患龋的可能性越大。这可能是因为大学生牙科就诊的主要目的是治疗，而不是定期检查和保健，这种“问题接受口腔卫生”的就医类型，严重阻碍了口腔疾病的早期干预和治疗[19]。其次，有龋病的学生，其口腔健康知识也较高，这可能是因为在就诊时获得了相关的口腔健康知识，也不排除其为了改善自身病情，主动搜寻和口腔健康相关的知识。另外，本次调查发现，少数民族的大学生龋病状况较汉族差。民族因素在龋病发生发展中的影响目前仍不清楚，主要的原因可能与民族地区相对较差的社会经济状况有关，但也可能是民族自身的文化差异，采用的不用的口腔保健行为所造成[20]。
调查的大学生牙龈出血集中于下前牙及上颌第1磨牙。下前牙舌侧及上颌第1磨牙颊侧有唾液腺导管的开口，而唾液腺持续分泌唾液，为口腔生物膜细菌提供了潜在营养物质来源，从而更容易堆积牙菌斑[21]，引起牙龈出血等炎症。此外，本研究采用世界卫生组织第五版口腔健康调查的基本方法，对全口的牙齿的牙龈出血和牙周袋状况进行了检查，并未采用社区牙周指数，检查方法较新，缺乏相同检查标准的文章进行结果比较。
总之，昆明市大学生患龋状况普遍，大部分学生牙周健康状况不佳，其患龋风险与民族、口腔健康知识及看牙医的习惯有关。因此，应加强高校学生的整体口腔保健意识，积极进行爱牙宣传活动或开设口腔保健选修课，使之牢固树立“早发现、早预防、早治疗”的观念，转变大学生的口腔卫生服务利用的类型，减少口腔疾病的发生。另外，也可以将口腔检查纳入到大学生定期体检中的项目，让大学生的口腔健康在一定程度上得到保障。
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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
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
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
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）
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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[1] 董红锰,武军元,李毅贤,等. 急性曼陀罗中毒五例患者的诊治[J]. 中华急诊医学杂志,2020,25(5):730-731. doi: 10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2020.05.024 [2] 翟丽梅,刘舒畅,燕宪亮,等. 家庭聚集性急性曼陀罗中毒7例临床分析[J]. 中国急救医学,2020,40(12):1205-1206. [3] 张盛,蔡旗旗,林弘航,等. 一起社区群体性急性曼陀罗籽中毒5例救治体会[J]. 中国乡村医药,2020,27(19):30-31. [4] 马旭霞,汪天宇,岳莹莹,等. 东莨菪碱快速抗抑郁的研究进展[J]. 中华精神科杂志,2020,53(3):258-262. [5] 张均田, 吴冠华. 现代药理实验方法[M]. 北京: 北京协和医科大学出版社, 2010: 2173-2174. [6] 骆利群. 神经生物学原理[M]. 北京: 高等教育出版社, 2018: 356. [7] 彭国茳,史碧云,田俊生,等. 京尼平抗抑郁作用的~1H NMR代谢组学机制研究[J]. 药学学报,2014,40(2):209-216. [8] Kvamme E. Synthesis of glutamate and its regulation[J]. Prog Brain Res,1998,116(8):73-85. [9] Fleck M W,Henze D A,Barrionuevo G,et al. Aspartate and glutamate mediate excitatory synaptic transmission in area CA1 of the hippocampus[J]. J Neurosci,1993,13(9):3944-3955. doi: 10.1523/JNEUROSCI.13-09-03944.1993 [10] Meldrum B S. Glutamate as a neurotransmitter in the brain:Review of physiology and pathology[J]. J Nutr,2000,130(4S Suppl):1007s-1015s. [11] Tang Y P,Shimizu E,Dube G R,et al. Genetic enhancement of learning and memory in mice[J]. Nature,1999,401(6748):63-69. doi: 10.1038/43432 [12] 徐向华,潘雅萍,王晓良. 东莨菪碱致记忆障碍大鼠中枢电压依赖性钾通道亚型的表达[J]. 药学学报,2002,49(4):241-244. doi: 10.3321/j.issn:0513-4870.2002.04.001 [13] 盖世英,刘伟国,马力,等. 谷氨酸介导中枢系统损伤神经毒性的分子机制概述[J]. 浙江创伤外科,2010,15(3):407-409. doi: 10.3969/j.issn.1009-7147.2010.03.097 [14] Rajedra S,Lynch J W,Schofield P R. The glycine receptor[J]. Pharmacol Ther,1997,73(2):121-146. doi: 10.1016/S0163-7258(96)00163-5 [15] 扈启宽,陈宜张. 甘氨酸受体[J]. 生理科学进展,1993,47(3):267-268. 期刊类型引用(11)
1. 沈芯瑞，常璐瑶，付佳慧，刘义青，尼玛卓嘎. 西藏地区大学生口腔健康知信行现状及影响因素分析. 现代养生. 2025(01): 40-42 . 
百度学术2. 高梦希，傅月玥，张希，张扬，田芳. 保护动机理论在护生口腔健康行为中的应用. 黑龙江科学. 2024(03): 116-119 . 百度学术3. 付宜静，刘国良. 医学高职生口腔健康素养状况调查与分析. 河南医学高等专科学校学报. 2024(03): 397-400 . 百度学术4. 曾馨仪，丁慧，赵吉梅，刘锴，周庆，周妮，刘娟. 云南省安宁市3～6岁儿童乳牙龋病状况及影响因素分析. 昆明医科大学学报. 2024(08): 30-37 . 本站查看5. 刘峰，朱兰兰，王旭. 重庆市大学生抑郁状态和睡眠质量与龋齿发生的相关性. 中国学校卫生. 2023(07): 1080-1083 . 百度学术6. 苏伟，唐雪霞，俞丹，曹旭昂，周芸. 云南某高校大学生口腔健康知晓度及相关因素分析. 中国校医. 2023(11): 796+881+879-880 . 百度学术7. 赵颖，胡微，陈明明，李丽. 徐州某高校大学生口腔健康知信行情况调查分析. 中国校医. 2023(12): 885-888 . 百度学术8. 付琳，周彦娜，王丽，王康为，龚中雯，唐如意. 医学院校学生口腔健康状况及健康行为分析. 中国初级卫生保健. 2022(05): 98-101 . 百度学术9. 孟昭松，刘嘉程，张悦，边晓为，曹文语，乔峰，傅娜. 天津市大学生牙线使用现状调查与对策分析. 保健医学研究与实践. 2022(08): 40-46 . 百度学术10. 周晓敏，高婷婷，杨辉. 军队院校口腔疾病流行病学调查研究. 中华航海医学与高气压医学杂志. 2022(04): 567-569 . 百度学术11. 刘华玲，占星新，熊慧敏. 在校大学生口腔健康知信行现状分析——以新余市三所高校为例. 新余学院学报. 2022(06): 31-36 . 百度学术其他类型引用(2)
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