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目的了解低浓度镉(Cadmium, Cd)对血管内皮细胞一氧化氮(Nitric Oxide,NO)生物合成的影响及内源性小分子代谢物的改变,从代谢产物和代谢通路探讨低浓度Cd影响血管内皮细胞NO生物合成的相关机制,进而探讨影响内皮稳态的相关机制。方法1、以含0、1、5、10 μmol/L CdCl2为终浓度的培养基对人脐静脉内皮细胞分别染毒12、24、48 h,其中以0 μmol/L CdCl2组为对照组,其他为实验组。用CCK-8法测定人脐静脉内皮细胞的相对存活率；倒置显微镜观察细胞的生长形态；石墨炉原子吸收光谱法测定细胞内Cd含量；比色法测定培养液中乳酸脱氢酶活力、丙二醛含量以及细胞内超氧化物歧化酶活力；酶联免疫法测定培养液中细胞间粘附因子-1；硝酸还原酶法测定细胞培养液中NO的含量。2、以含0、10 μmol/L CdCl2为终浓度的培养基对人脐静脉内皮细胞染毒48 h,其中以0 μmol/L CdCl2组为对照组,10 μmol/L CdCl2组为实验组。用气相色谱-飞行时间质谱(GC-TOF-MS)对实验组和对照组细胞内小分子代谢物进行分析,得到两组总离子流色谱图,结合主成分分析(PCA)、偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)和正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)进行多元变量统计分析,寻找两组间差异代谢物,并结合生物信息学寻找代谢通路。并用透射电子显微镜观察与代谢通路有关的细胞超微结构。结果1、与对照组相比,1、5、10μmol/L CdCl2对人脐静脉内皮细胞的相对存活率无明显影响,对细胞的生长结构无明显变化；随着染毒剂量与时间的增加,细胞内Cd含量增加；并没有使细胞培养液中乳酸脱氢酶活力增加。丙二醛含量有增加趋势,但是无统计学意义(P>0.05)；超氧化物歧化酶活力有下降趋势,但是无统计学意义(P0.05)。染毒48 h后,5、10μmol/L CdCl2组与对照组相比,细胞培养液中细胞间粘附因子-1的含量增加,差异具有统计学意义(P<0.05)。不同浓度Cd染毒人脐静脉内皮细胞12、24、48 h后,细胞培养液中NO含量随Cd染毒剂量的增加而减少,与对照组相比各个时点1μmol/L CdCl2组的NO含量减少无统计学差异(P>0.05),而5、10 μmol/L CdCl2组的NO含量减少有统计学差异(P<0.05)。2、GC-TOF-MS共检测得到色谱峰433个,共发现57种差异代谢物。与0 μmol/L CdCl2组相比,10 μmol/L CdCl2组细胞内L-苹果酸、延胡索酸、3-磷酸甘油酸等15种代谢物含量相对较低;鸟氨酸、甘氨酸、尿嘧啶等42种代谢物含量相对较高。差异代谢物与天冬氨酸代谢、三羧酸循环和甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢的代谢通路显著相关(P<0.05)。与对照组相比,实验组与天冬氨酸代谢、三羧酸循环和甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢的代谢通路相关的线粒体、细胞核、内质网的超微结构除了有小部分线粒体出现空泡化外,整体上未发生明显变化。结论1、即使低于10 μmol/L的Cd可使内皮细胞NO合成显著减少,这种抑制NO合成的效应伴随着促炎症反应增加但氧化应激正常的状态。2、低浓度Cd在未显著损害内皮细胞的细胞器状态下影响内皮细胞NO合成稳态,其机制与细胞的能量代谢、氨基酸代谢、脂质和脂肪酸代谢紊乱有关。3、低浓度Cd可能通过抑制内皮细胞的三羧酸循环和磷酸戊糖途径,使还原型辅酶Ⅱ合成减少,进而使NO合成减少。