文章导读

维生素D在人体内不仅参与钙磷代谢，更在能量稳态、内分泌调节及抗氧化防御中扮演关键角色。然而，全球范围内维生素D缺乏 (VDD) 现象普遍，尤其与肌肉骨骼和代谢性疾病风险密切相关。另一方面，重金属 (如铅、镉、汞等) 通过环境暴露进入人体，其毒性主要通过诱导氧化应激实现，导致细胞损伤和代谢紊乱。尽管已有研究探讨维生素D与重金属之间的相互作用，但其机制尚未明确，尤其是在代谢层面上的响应仍缺乏系统研究。

近期，来自韩国庆北大学的Sook Jin Seong教授和Young-Ran Yoon教授及其团队在 Metabolites 发表的研究，通过非靶向代谢组学技术，深入探讨了在维生素D缺乏状态下，重金属暴露如何影响维生素D相关的抗氧化通路，旨在从代谢角度揭示两者之间的复杂关系。

研究过程与结果

研究团队采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱 (UHPLC-QTOF/MS) 技术，对46名志愿者的血浆样本进行了全面代谢谱分析。参与者依据血清25(OH)D浓度和重金属暴露水平分为两组：严重维生素D缺乏伴低重金属暴露组 (SVDD-LHM) 和VDD伴高重金属暴露组 (VDD-HHM)。通过正交偏最小二乘判别分析 (OPLS-DA)，研究人员成功区分了两组之间的代谢差异，并识别出六种关键代谢物：二十二碳六烯酸 (DHA)、磷脂酰胆碱PC 20:5_18:3、二酰甘油DAG 15:0_18:3、PC 18:2_18:3、胆红素和二十碳五烯酸 (EPA)。

研究结果显示，VDD-HHM组中DHA、EPA、胆红素及部分磷脂酰胆碱水平显著升高，而某些二酰甘油则呈现下降趋势。这些变化提示，在重金属暴露压力下，即使处于VDD状态，机体仍可能通过激活维生素D相关通路 (如Pdia3/PLAA/CaMKII/PLA2通路) 促进抗氧化代谢物的生成，以应对氧化损伤。

进一步通过受试者工作特征 (ROC) 曲线分析发现，DHA的单变量AUC高达0.850，表现出极强的区分能力，提示其可作为重金属暴露下维生素D抗氧化活性的潜在生物标志物。多变量模型结合五种代谢物后AUC达0.817，进一步验证了代谢物组合在预测氧化应激响应中的实用性。

图1中主成分分析 (PCA) 和OPLS-DA得分图清晰展示了两组样本的代谢分离，模型验证图也表明分析具有高度的可靠性和稳定性。图2的ROC曲线则直观展示了各代谢物在分类预测中的效能，尤其是DHA的突出表现。

图1. (a) 重度VDD-低重金属水平 (SVDD-LHM) 和VDD-高重金属水平 (VDD-HHM) 的LC-MS/MS数据得出的主成分分析得分图。(b) 正交偏最小二乘判别分析 (OPLS-DA) 得分图。(c) OPLS-DA模型的100次迭代验证图；R2和Q2的y截距分别为0.998和−0.108。R²Y和Q²分别为0.998和0.477。

图2. 各个代谢物的受试者工作特征曲线分析。

此外，研究还发现25(OH)D浓度与重金属暴露呈显著正相关 (R = 0.81, p < 0.05)，说明维生素D水平升高可能促进重金属的吸收，这一发现为以往研究中看似矛盾的结果提供了合理解释。尽管该研究未控制膳食摄入等潜在混杂因素，其结果仍具有重要的生理和临床意义。

研究总结

综上所述，本研究首次从代谢组学角度揭示了在维生素D缺乏 (VDD) 背景下，重金属暴露仍可激活维生素D相关的抗氧化防御系统。DHA等代谢物的识别不仅为理解其分子机制提供了新视角，也为未来在临床和公共卫生层面评估个体抗氧化状态及重金属暴露风险提供了潜在的生物标志物。

原文出自 Metabolites 期刊：https://www.mdpi.com/3384114

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/metabolites

Metabolites 期刊介绍

主编：Amedeo Lonardo, University of Modena and Reggio Emilia, Italy

期刊内容涵盖代谢组学、代谢生物化学、计算和系统生物学、生物技术和医学领域相关的代谢物以及代谢方面的研究。

2024 Impact Factor：3.7

2024 CiteScore：6.9

Time to First Decision：14.4 Days

Acceptance to Publication：3.6 Days