项目文章 | 代谢组探究环境紫外线辐射诱导太平洋牡蛎行为习服机制

迈维代谢

2022.4.14

光不仅传递着成像视觉，还对各种生理功能产生影响。特别是紫外线B (UVB)辐射与生物体的关系最为密切。对于太平洋牡蛎，瓣膜行为的改变是对环境UVB最重要的反应方式之一。2021年，鲁东大学研究者通过监测瓣膜活动评估了太平洋牡蛎对阳光(尤其是UVB)的反应，并从生理和代谢组学水平进一步阐明了这一点，文章题为“Ambient ultraviolet B radiation induced valve behavioral acclimation of Pacific oyster which resulted from the different response strategies of smooth and striated adductor muscles”，相关文章发表在Ecotoxicology and Environmental Safety期刊上。迈维代谢为本研究提供广泛靶向代谢组检测分析服务。

● 发表单位：鲁东大学

● 期刊：Ecotoxicology and Environmental Safety

● 发表时间：2021.12

实验结果

1、环境UVB暴露对瓣膜活动的影响

在整个20天暴露期内实时监测太平洋牡蛎的瓣膜活动，检测瓣膜打开幅度（VOA）和瓣膜打开持续时间（VOD）的日变化(图1B)。以10天为分界线，各处理组的VOA先呈小幅波动，后呈显著波动。相比之下，VOD首先剧烈波动，然后趋于平稳。这两种不同的波动趋势表明了成年太平洋牡蛎对周围环境的适应。在适应环境之前，太平洋牡蛎似乎很谨慎。它们表现出低振幅活动，瓣膜活动的频率和时间不稳定。然而，暴露10天后，个体活动幅度扩大，VOD保持相对稳定。

比较各组每日VOA和VOD(图1C，D)。PAR(光合有效辐射)和PAR+ UVB组的平均每日VOA显著高于Dark组，表明太阳辐射暴露可显著影响瓣膜打开幅度。相反，与Dark组相比，PAR和PAR+ UVB组的平均每日VOD显著缩短，其中PAR+ UVB组受影响最大。这些结果表明，UVB辐射对成年太平洋牡蛎的适应能力影响最大。

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图1.牡蛎在暴露于Dark、PAR和UVB期间的瓣膜活动

2、环境UVB暴露对不同肌肉类型的生理效应

在20天暴露期后测量平滑肌（S）和横纹肌（F）组织的氧化损伤(图2A、B、C、D)。在两种类型的肌肉组织中，PAR+ UVB组LPO含量较Dark组和PAR组显著升高，GPX值显著降低。PAR+UVB组的GR和GST均显著高于PAR组。平滑肌组织和横纹肌组织之间只有LPO和GPX的变化相似。在UVB辐射下，平滑肌GR和横纹肌GST的活性明显高于Dark组和PAR组。

同时比较不同处理下S、F肌肉组织的Ca²⁺水平、ROS水平及细胞凋亡程度(图2E、F、G、H)。日光性UVB暴露后Ca²⁺含量的变化对S和F肌肉的影响相反。在S肌中，PAR+ UVB组样品中Ca²⁺的荧光强度明显高于Dark组和PAR组。然而，PAR+ UVB组组织样本中Ca2⁺水平显著低于其他两组。在S和F肌肉中，PAR+ UVB组样本的ROS水平显著高于Dark组和PAR组。然而，与Dark组和PAR组的组织样本相比，PAR+UVB组的组织中凋亡指数显著降低。但在S肌中，与Dark组和PAR组(22.99%和20.93%)、PAR+ UVB组(13.13%)的凋亡指数比较，均显著降低。在F肌方面，与Dark组和PAR组(18.98%和14.68%)、PAR+ UVB组(6.37%)比较，凋亡指数均显著降低。

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图2.牡蛎收肌的生理指标

3、显著不同的代谢产物分析

通过广泛靶向的代谢组学共鉴定出608种代谢产物，分类如下:氨基酸、核苷酸、有机酸、羧酸、氧化脂质(OLs)、甘油磷脂(GPs)和脂肪酸(FAs)。PCA（图3）显示太平洋牡蛎的S和F肌肉样本能够很好地区分，这意味着两种肌肉之间的代谢产物不同。

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图3.PCA分析

在不同暴露条件下，两种肌肉类型差异代谢产物(图4、5)。

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图4.差异代谢物的鉴定(A，C，E)和韦恩图(B，D，F)

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图5.不同处理牡蛎平滑肌和横纹肌间63种共有的差异代谢物

KEGG富集分析显示，在与UVB+PAR处理后，两块肌肉中的11条代谢途径(如“嘌呤代谢”、“碳代谢”和“氨基酸生物合成”)发生了显著变化。此外，不同处理的所有成对比较中检测到S肌中的12种特定代谢途径(如“柠檬酸循环”、“酪氨酸代谢”和“乙醛酸和二羧酸盐代谢”)和F肌中的15种特定代谢途径(如“甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢”、“谷胱甘肽代谢”和“神经活性配体-受体相互作用”。