Tubular nanomaterials (NMs), such as multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) and halloysite nanotubes (HNTs), may be used in biomedicine, but previous studies showed that MWCNTs induced toxicity to endothelial cells (ECs). However, the influence of tubular NMs on EC lipid profiles has gained little attention, probably because ECs are not traditionally considered to be involved in regulating lipid homeostasis. This study compared the different effects of MWCNTs and HNTs on lipid profile changes in human umbilical vein ECs (HUVECs). The results showed that MWCNTs but not HNTs of the same mass concentrations induced cytotoxicity, ultrastuctural changes and intracellular thiol depletion. Meanwhile, only MWCNTs promoted lipid accumulation due to the induction of ER stress leading to up-regulation of fatty acid synthase (FASN). Interestingly, lipidomics results showed that the main lipid classes induced by MWCNTs but not HNTs were ceramide (Cer) and phosphatidylinositol (PI), with most of the lipid classes unaltered or even decreased after NM exposure. Then, extra Cer and PI were added to explore the implications of increase of these lipids. Adding Cer promoted the cytotoxicity of MWCNTs to HUVECs, indicating the lipotoxic role of Cer. Whereas adding PI partially increased intracellular NO and decreased interleukin-6 (IL-6) release due to MWCNT exposure, indicating the signaling role of PI. These results indicated novel roles of lipid dysfunction in NM-induced toxicity to ECs, even though ECs are not the professional cells for controlling lipid homeostasis.

管状纳米材料 (NMs)，例如多壁碳纳米管 (MWCNTs) 和埃洛石纳米管 (HNTs)，可用于生物医学，但之前的研究表明，MWCNTs 会对内皮细胞 (ECs) 产生毒性。然而，管状 NMs 对 EC 脂质谱的影响很少受到关注，这可能是因为 ECs 传统上不被认为参与调节脂质稳态。本研究比较了 MWCNTs 和 HNTs 对人脐静脉 ECs (HUVECs) 脂质分布变化的不同影响。结果表明，相同质量浓度的 MWCNTs 而不是 HNTs 会诱导细胞毒性、超微结构变化和细胞内硫醇消耗。同时，由于内质网应激的诱导导致脂肪酸合酶（FASN）的上调，只有多壁碳纳米管促进了脂质积累。有趣的是，脂质组学结果表明，由 MWCNTs 而不是 HNTs 诱导的主要脂质类别是神经酰胺 (Cer) 和磷脂酰肌醇 (PI)，大多数脂质类别在 NM 暴露后未改变甚至减少。然后，添加额外的 Cer 和 PI 以探索这些脂质增加的影响。添加 Cer 促进了 MWCNTs 对 HUVECs 的细胞毒性，表明 Cer 的脂毒性作用。而添加 PI 会部分增加细胞内 NO 并减少由于 MWCNT 暴露导致的白细胞介素 6 (IL-6) 释放，表明 PI 的信号传导作用。这些结果表明脂质功能障碍在 NM 诱导的 ECs 毒性中的新作用，即使 ECs 不是控制脂质稳态的专业细胞。在 NM 暴露后，大多数脂质类别没有改变甚至减少。然后，添加额外的 Cer 和 PI 以探索这些脂质增加的影响。添加 Cer 促进了 MWCNTs 对 HUVECs 的细胞毒性，表明 Cer 的脂毒性作用。而添加 PI 会部分增加细胞内 NO 并减少由于 MWCNT 暴露导致的白细胞介素 6 (IL-6) 释放，表明 PI 的信号传导作用。这些结果表明脂质功能障碍在 NM 诱导的 ECs 毒性中的新作用，即使 ECs 不是控制脂质稳态的专业细胞。在 NM 暴露后，大多数脂质类别没有改变甚至减少。然后，添加额外的 Cer 和 PI 以探索这些脂质增加的影响。添加 Cer 促进了 MWCNTs 对 HUVECs 的细胞毒性，表明 Cer 的脂毒性作用。而添加 PI 会部分增加细胞内 NO 并减少由于 MWCNT 暴露导致的白细胞介素 6 (IL-6) 释放，表明 PI 的信号传导作用。这些结果表明脂质功能障碍在 NM 诱导的 ECs 毒性中的新作用，即使 ECs 不是控制脂质稳态的专业细胞。而添加 PI 会部分增加细胞内 NO 并减少由于 MWCNT 暴露导致的白细胞介素 6 (IL-6) 释放，表明 PI 的信号传导作用。这些结果表明脂质功能障碍在 NM 诱导的 ECs 毒性中的新作用，即使 ECs 不是控制脂质稳态的专业细胞。而添加 PI 会部分增加细胞内 NO 并减少由于 MWCNT 暴露导致的白细胞介素 6 (IL-6) 释放，表明 PI 的信号传导作用。这些结果表明脂质功能障碍在 NM 诱导的 ECs 毒性中的新作用，即使 ECs 不是控制脂质稳态的专业细胞。