质谱成像技术在环境毒理中的应用研究：双酚S诱导小鼠的肾脏毒性

作为典型的环境内分泌干扰物，双酚A及其重要替代物双酚S通过影响细胞信号通路等方式，发挥类雌激素的生物效应，干扰生物体内雌激素的产生、运输和代谢，甚至与一些癌症的发生密切相关。如何准确分析环境污染物相关代谢物在细胞和组织内的空间分布和动态变化，是发现污染物新的毒性作用机制的关键。近日，香港浸会大学的蔡宗苇教授（点击查看介绍）团队将MALDI质谱成像技术应用于双酚S暴露小鼠的肾脏毒性研究中，为环境毒理领域提出了新的研究思路和解决方法。

近年来，双酚A替代物引发的环境安全问题引起广泛的关注。研究发现，环境毒理中常规的生物、化学分析方法难以准确、快速地检测到生物小分子和大分子在组织中的空间分布变化，不利于污染物毒性作用靶器官的精确定位。质谱成像技术将质谱检测与影像技术相结合，原位获得多种生物分子的丰度、结构和特异性空间分布的信息，具有可视化、免标记、高通量和高灵敏等多种优势。

该团队将高端的MALDI-TOF rapiflex (TissueTyper)成像仪和生物分析方法相结合，从双酚S引起的脂质分子空间分布特异性来深入探讨污染物的毒性作用机制。研究发现，选取剂量下的双酚S均能造成小鼠肾脏不同程度的损伤，包括肾小球坏死、肾小管间隙肿大和破裂等，同时伴随促炎因子的大量分泌和异常表达。与炎症发生密切相关的信号脂质鞘磷脂SM（d22:0/20:4）、神经酰胺Cer（d18:2/24:1）和鞘氨醇So（d18:0）分别在肾皮质区域、肾髓质区域和肾盂区域显著上调，与细胞膜均一性和稳定性密切相关的结构脂质三酰甘油酯TAG（16:0/14:0/16:0）和磷脂酰丝氨酸PS（18:0/22:6）等在肾皮质区域显著上调，二酰基甘油脂DAG（18:0/22:6）和磷脂酰乙醇胺脂PE（20:1/20:4）等在肾皮质区域显著下调。同时，他们采用先进的三维-质谱成像技术对肾脏进行重构研究，发现两个与肾脏内部毒性异质性相关的亚结构区域：SM（d22:0/20:4）和So（d18:0）。经过分析推断双酚S在肾小管中浓缩，并在管腔内沉积，从而造成肾小管阻塞，进而产生毒性。这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上。

此外，该团队还关注多种环境污染物暴露细胞及动物模型的构建，细胞和动物组织中脂质、蛋白的质谱成像研究等。

该论文作者为：Chao Zhao, Peisi Xie, Ti Yang, Ting Yong, Hailin Wang, Arthur Chi Kong Chung, Zongwei Cai

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

MALDI-MS Imaging Reveals Asymmetric Spatial Distribution of Lipid Metabolites from Bisphenol S-Induced Nephrotoxicity

Anal. Chem., 2018, DOI: 10.1021/acs.analchem.7b04540

蔡宗苇教授实验室简介

香港浸会大学于2013年7月获得国家科学技术部批准，成立“环境与生物分析国家重点实验室”（http://skleba.hkbu.edu.hk/  ），蔡宗苇教授任实验室主任。该实验室结合香港浸会大学及内地合作单位在持久性有机污染物（POPs）分析方面的多年研究经验和良好基础，通过与生物科学、环境科学和材料科学等学科交叉与渗透，建立以蛋白质组学、代谢组学和生物成像等为重点的生物分析平台，专注于POPs环境与健康研究的国家需求和学科前沿。

http://www.x-mol.com/university/faculty/49615