戊糖磷酸途径是糖酵解的第一步,葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）是葡萄糖磷酸戊糖代谢途径中的关键酶。G6PD能够催化葡萄糖-6-磷酸进行氧化脱氢,产生还原型辅酶Ⅱ（NADPH）,这是红细胞中产生NADPH的唯一途径。NADPH有助于谷胱甘肽（GSH）保持还原状态,还原状态的谷胱甘肽可以平衡由超氧化物引发的氧化损伤,保护机体免受氧化损伤,因此G6PD在抗氧化过程中具有非常重要的作用。G6PD低表达可造成NADPH生成不足,导致细胞内还原型谷胱甘肽的合成受阻,机体应对氧化损伤的能力降低,更容易受到外界氧化损伤。G6PD缺乏症是影响数亿人的红细胞遗传病,在我国南方地区如广东、海南、广西等地发病率较高。由于G6PD低表达是一种遗传病,而且G6PD基因位于X染色体上,这对于诊断和治疗G6PD缺乏症有一定困难,目前临床上还没有很好的手段来应对这一疾病。苯是人类致癌物,许多研究发现苯的毒性与其代谢密切相关。苯的代谢产物在苯致疾病中发挥着重要作用。课题组前期研究发现,当暴露于苯醌时,G6PD低表达细胞NADPH/NADP和GSH/GSSG比值相比对照细胞降低,且细胞内ROS水平明显高于对照细胞,动物实验中发现苯暴露对G6PD低表达小鼠的造血毒性比对正常C3H小鼠更加显著。G6PD低表达可能由于无法产生足够的NADPH以维持谷胱甘肽的还原状态,导致ROS升高,造成DNA损伤增加、细胞凋亡率升高等氧化损伤作用,但G6PD低表达对苯毒性调控的机制尚未完全清晰。代谢组学是一种新的组学技术,是系统生物学的重要组成部分。目前多用于疾病的早期诊断、发现药物靶点以及寻找特异生物标志物等。其中非靶向代谢组学是通过对生物流体中的代谢物质进行定性和半定量研究的技术,可以了解代谢物的表达量变化。本研究通过高效液相色谱飞行时间质谱仪分析G6PD低表达小鼠、C3H小鼠、苯暴露G6PD低表达小鼠和苯暴露C3H小鼠的骨髓细胞、血浆及尿液的代谢特征,筛选潜在的骨髓细胞、血浆和尿液中的特异性小分子代谢产物及其可能涉及的代谢通路,为探索G6PD低表达的潜在生物学效应及G6PD低表达对苯暴露小鼠的影响提供理论依据和线索,为G6PD低表达的诊断、预防提供新思路。1、G6PD低表达及苯暴露动物模型的建立建立G6PD低表达的C3H小鼠(G6pda-m1Neu/Y)和G6PD正常的C3H小鼠动物模型。以谷物调和油为溶剂,皮下注射的方法进行苯染毒（暴露剂量为150mg/kg·d）建立苯暴露G6PD低表达小鼠和苯暴露C3H小鼠的动物模型,皮下注射谷物调和油建立对照组G6PD低表达小鼠和对照组C3H小鼠的动物模型。模型建立后检测小鼠体重、脏器系数、外周血常规和尿液苯巯基尿酸（S-PMA）浓度。结果显示,4组小鼠体重均有增加,增加量无统计学差异;血常规分析中,苯暴露G6PD低表达小鼠白细胞、红细胞计数均低于对照组G6PD低表达小鼠（p<0.05）,苯暴露C3H小鼠白细胞计数低于对照组C3H小鼠（p<0.05）;在苯暴露组中,苯暴露G6PD低表达小鼠白细胞和血小板计数均低与苯暴露C3H小鼠（p<0.05）,其他各组小鼠外周血细胞计数没有明显差异（p>0.05）。G6PD低表达小鼠肾体比低于C3H小鼠（p<0.05）,苯暴露G6PD低表达小鼠和苯暴露C3H小鼠脾体比均低于对照组G6PD低表达小鼠（p<0.05）。对4组小鼠尿液中S-PMA进行检测,结果显示,苯暴露G6PD低表达小鼠和苯暴露C3H小鼠尿液S-PMA水平均高于对照组G6PD低表达小鼠和对照组C3H小鼠（p<0.05）。2、G6PD低表达对小鼠代谢特征的影响分析收集G6PD低表达小鼠和C3H小鼠血浆、尿液、骨髓细胞,通过高效液相色谱飞行时间质谱仪检测,采用主成分分析法和正交偏最小二乘法,结合人类代谢组学数据库、京都基因与基因组百科全书以及定量代谢组学数据分析平台Metabo Analyst 4.0等,对G6PD低表达小鼠和C3H小鼠骨髓细胞、血浆及尿液中的差异代谢物进行筛选、鉴定并分析其可能影响的代谢通路。结果显示,G6PD低表达小鼠和C3H小鼠比较,正、负离子模式下共筛选出2028个VIP值>1、p<0.05的物质,从中鉴定出45个潜在的差异代谢物。其中,骨髓细胞中共筛选到20个差异代谢物,其中8个代谢物水平上升,12个代谢物水平下降;血浆中共筛选到17个差异代谢物,其中12个代谢物水平上升,5个代谢物水平下降;尿液中共筛选到8个差异代谢物,其中6个代谢物水平上升,2个代谢物水平下降。G6PD低表达可能影响的代谢通路包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成代谢通路、苯丙氨酸代谢通路、嘌呤代谢通路、α-亚麻酸代谢通路、甘油磷脂代谢通路和组氨酸代谢通路。3、G6PD低表达对苯暴露小鼠代谢特征影响的分析收集苯暴露G6PD低表达小鼠和苯暴露C3H小鼠血浆、尿液、骨髓细胞,通过高效液相色谱飞行时间质谱仪检测,采用主成分分析法和正交偏最小二乘法,结合人类代谢组学数据库、京都基因与基因组百科全书以及定量代谢组学数据分析平台Metabo Analyst 4.0等,对苯暴露G6PD低表达小鼠和苯暴露C3H小鼠骨髓细胞、血浆及尿液中的差异代谢物进行筛选、鉴定并分析其可能影响的代谢通路。结果显示,苯暴露G6PD低表达小鼠和苯暴露C3H小鼠比较,正、负离子模式下共筛选出2997个VIP值>1、p<0.05的物质,鉴定出21个潜在的差异代谢物。其中,骨髓细胞中共筛选到7个差异代谢物,其中4个代谢物水平上升,3个代谢物水平下降,血浆中共筛选到9个差异代谢物,9个代谢物水平下降,尿液中共筛选到5个差异代谢物,其中4个代谢物水平上升,1个代谢物水平下降。G6PD低表达可能影响苯暴露小鼠的嘌呤代谢通路、a-亚麻酸代谢通路和牛磺酸与亚牛磺酸代谢通路。总结本研究成功建立G6PD低表达小鼠、苯暴露G6PD低表达小鼠和苯暴露C3H小鼠的动物模型,对G6PD低表达小鼠和C3H小鼠以及苯暴露G6PD低表达小鼠和苯暴露C3H小鼠进行骨髓细胞、血浆及尿液的代谢组学分析。结果发现,G6PD低表达影响小鼠苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成代谢、苯丙氨酸代谢、嘌呤代谢、α-亚麻酸代谢、甘油磷脂代谢和组氨酸代谢;G6PD低表达可使苯暴露小鼠的嘌呤代谢通路、α-亚麻酸代谢通路和牛磺酸与亚牛磺酸代谢通路发生改变。