Parkin介导的线粒体质量控制在铝致小鼠肝脏损伤中的作用

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铝具有肝脏毒性,长期暴露可蓄积在肝脏中,导致肝脏损伤。氧化应激是铝致肝脏损伤的重要病理基础,可致线粒体结构损伤和功能紊乱。Parkin介导的线粒体质量控制可通过线粒体动力学、线粒体自噬及线粒体生物发生调控线粒体稳态,但在铝致肝脏损伤中的作用尚不清楚。本研究以Parkin为切入点,以“Parkin介导的线粒体质量控制参与并缓解铝致肝脏损伤”为理论假说,首先,选用100只野生型C57BL/6N雄性小鼠,灌胃给予梯度浓度AlCl3溶液,测定其半数致死量(LD50);而后,选用40只野生型C57BL/6N雄性小鼠,分为对照组(CG)、低剂量组(LG)、中剂量组(MG)和高剂量组(HG),饮水染铝90 d,建立亚慢性铝中毒模型,测定肝脏损伤、线粒体损伤和线粒体质量控制相关指标,旨在探究铝对小鼠肝脏线粒体质量控制的影响,并筛选出干预实验中铝暴露的适宜剂量;最后,选用20只野生型C57BL/6N雄性小鼠和20只Parkin基因敲除C57BL/6N雄性小鼠,分为野生对照组(WCG)、野生染铝组(WAG)、敲除对照组(PCG)和敲除染铝组(PAG),饮水染铝90 d,检测小鼠生长发育、肝脏损伤、氧化应激、线粒体损伤和线粒体质量控制相关指标,旨在评估Parkin介导的线粒体质量控制在铝致肝脏损伤中的作用。实验结果表明:(1)AlCl3对C57BL/6N小鼠的LD50AlCl3·6H2O对雄性C57BL/6N小鼠的LD50为1793.64 mg/kg B.W.。(2)AlCl3中毒实验结果1)与CG相比,MG和HG小鼠肝脏显微结构出现明显损伤、血清AST和ALT活性显著上升;表明铝可致肝脏损伤。2)与CG相比,MG和HG小鼠肝脏线粒体结构出现明显损伤、肝脏MMP和ATP水平显著下降;表明铝可致肝脏线粒体损伤。3)与CG相比,MG和HG小鼠肝脏PINK1、Parkin、p62、LC3、Drp1及Fis1的蛋白表达显著升高,Mfn2、Opa1、PGC-1α、Nrf1及Tfam蛋白表达降低;表明铝可致肝脏线粒体质量控制紊乱。(3)Parkin干预实验结果1)与WAG相比,PAG小鼠肝脏Mfn2、Opa1及p62的蛋白和m RNA表达上升,PINK1、LC3、PGC-1α、Nrf1及Tfam的蛋白和m RNA表达下降;表明Parkin敲除可进一步加剧铝致肝脏线粒体质量控制紊乱。2)与WAG相比,PAG小鼠肝脏线粒体结构损伤加剧,MMP和ATP水平下降,线粒体自噬体数量减少;表明Parkin敲除可加剧铝致肝脏线粒体损伤。3)与WAG相比,PAG小鼠肝脏ROS和MDA含量上升,T-AOC和SOD活性下降;表明Parkin敲除可加剧铝致肝脏氧化应激。4)与WAG相比,PAG小鼠肝脏表面失去光泽,颜色呈灰色,体积减小等现象加剧,肝脏重量和肝体系数下降,肝脏显微和超微结构进一步损伤,AST和ALT活性上升;表明Parkin敲除可加剧铝致肝脏损伤。5)与WAG相比,PAG小鼠体型减小、精神萎顿等现象加剧,体重下降;表明Parkin敲除可加剧铝致小鼠生长发育障碍。结论:铝暴露导致的肝脏损伤与Parkin介导的线粒体质量控制有关;Parkin通过调控线粒体质量控制可拮抗铝诱导的线粒体损伤,抑制氧化应激,最终缓解肝脏损伤和小鼠生长发育障碍。
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