Ox-mtDNA/NLRP3在番茄红素拮抗阿特拉津致小鼠脾脏细胞焦亡中的作用

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阿特拉津(Atrazine,ATZ),是一种人工合成的三嗪苯类阔叶杂草除草剂,在世界各地被大量使用,通过食物链富集效应对人类和动物健康产生严重威胁。脾脏是最大的免疫器官,兼具过滤血液的作用,有大量循环血液流经,这使得脾脏更容易受到毒素影响。细胞焦亡又称细胞炎性坏死,与多种疾病相关。番茄红素(Lycopene,Lyc)是一种有着极强抗氧化能力的类胡萝卜素,被机体吸收后可以发挥抗炎、抗氧化等生物活性。但ATZ的脾脏毒性作用是否与细胞焦亡有关尚不明确。为了揭示ATZ致脾脏毒性的机制及Lyc的拮抗效应,本试验选取21日龄SPF级ICR小鼠建立模型,经7d适应性饲养后随机平均分为七组:Control组(对照组)、Vcon组(溶媒对照组)、Lyc组(5mg/kg LYC组)、ATZ1组(50mg/kg ATZ组)、ATZ1+Lyc组(50mg/kg ATZ+5mg/kg Lyc组)、ATZ2组(200mg/kg ATZ组)和ATZ2+Lyc组(200mg/kg ATZ+5mg/kg LYC组),每日按时连续灌胃给药,持续21d。灌胃结束后对小鼠体态、脾脏病理组织学、超微结构进行观察,检测血清炎性因子含量、氧化损伤水平、mt DNA拷贝数、NLRP3炎症小体相关因子蛋白表达水平和细胞焦亡相关通路蛋白表达情况。试验结果表明:(1)Lyc可以改善ATZ导致的小鼠脾脏发育不良、脏器系数下降、组织结构损伤、脾脏细胞凋亡,减轻脾脏组织病理组织学损伤。(2)Lyc能够缓解ATZ诱导的氧化损伤,降低脾脏组织超氧化物阴离子及8-OHd G水平,增加SOD2蛋白的表达;减轻ATZ引起的小鼠脾脏组织线粒体嵴消失、空泡化,以及线粒体数量和体积变化,减少mt DNA的相对表达量和Ox-mt DNA生成,维持脾脏线粒体正常功能。(3)Lyc可以拮抗ATZ引起的小鼠脾脏炎症反应,降低血清中炎症因子(IL-6、IL-10、TNF-α)水平,抑制NLRP3炎症小体激活,下调炎症通路相关因子(NF-κB、NLRP3、ASC)表达。(4)Lyc缓解了ATZ暴露导致的小鼠脾脏细胞焦亡的发生,通过抑制Caspase-1的活化,下调Cleaved Caspase-1和GSDMD的表达,减少IL-1β、IL-18的释放。综上所述,ATZ暴露会引起小鼠脾脏结构受损,导致组织氧化损伤、ROS蓄积,影响线粒体功能,致使mt DNA向Ox-mt DNA转化,从而激活NLRP3炎症小体,诱发细胞焦亡。Lyc可以通过加强脾脏抗氧化能力,降低ROS水平,改善线粒体损伤,抑制Ox-mt DNA生成,进而阻止NLRP3炎症小体的激活,减少脾脏细胞焦亡发生。本研究为揭示ATZ诱导脾脏损伤的毒性机制提供新的思路,也为LYC保护脾脏减轻ATZ诱导细胞焦亡的机制提供新的理论依据。
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