目的:铁死亡作为一种依赖于膜脂质过氧化的细胞死亡方式,与多种疾病的发生发展关系密切。已有大量研究表明,无机砷慢性暴露所致胰岛β细胞功能损伤是糖尿病发生的主要危险因素之一。然而,铁死亡是否参与无机砷暴露导致胰岛β细胞功能损伤尚无研究报道。因此,本实验拟探讨铁死亡在无机砷诱导的大鼠胰腺功能紊乱中的作用及其可能的机制。方法:本研究以SD大鼠为体内实验模型,以小鼠胰岛β细胞（Min6细胞）为体外实验模型。成年雄性SD大鼠（300g～350g）经亚砷酸钠（Sodium arsenite,Na As O₂）（0、2.5和5 mg/kg）灌胃处理5个月后,分别采用H&E染色法和ELISA法,观察大鼠胰腺组织的胰岛形态改变,检测空腹血清胰岛素水平,以及通过口服葡萄糖耐量试验（Oral glucose tolerance test,OGTT）和胰岛素耐量试验（Insulin tolerance test,ITT）评价Na As O₂暴露对大鼠胰腺功能的影响;利用蛋白质免疫印迹法（Western blot）检测大鼠胰腺组织中铁死亡相关蛋白（GPX4/COX-2）表达情况;应用比色法检测大鼠血清铁和胰腺组织非血红素铁含量以及大鼠胰腺组织中谷胱甘肽（Glutathione,GSH）、总超氧化物歧化酶（Total Superoxide dismutase,T-SOD）和丙二醛（Malondialdehyde,MDA）的含量;应用q RT-PCR法检测大鼠胰腺组织中Ptgs2 m RNA的表达情况;应用透射电子显微镜观察大鼠胰腺组织中线粒体形态。综合以上实验结果,探讨Na As O₂慢性暴露是否诱导铁死亡的发生。在体外实验中,以Min6细胞为实验模型,使用MTT法检测不同浓度Na As O₂（0、1、2、4、8、16和32μM）处理之后Min6细胞生存率的改变。Na As O₂（1～4μM）和铁死亡诱导剂Erastin（10μM）处理Min6细胞24 h后,应用Western blot法检测铁死亡相关蛋白（GPX4/COX-2）的表达情况,验证Na As O₂是否诱导铁死亡的发生以及是否存在剂量反应关系。用铁死亡特异性抑制剂（Fer-1）、线粒体ROS清除剂（Mito-TEMPO）、自噬抑制剂（CQ）和铁螯合剂（DFO）预处理Min6细胞之后,使用Na As O₂（4μM）处理24 h后,应用Western blot法检测铁死亡相关蛋白（GPX4/COX-2）、自噬相关蛋白（LC3/p62）以及铁蛋白降解相关蛋白（FTH1/NCOA4）的表达情况;应用比色法和ELISA法检测Min6细胞中GSH、T-SOD和MDA的含量和胰岛素释放情况;孵育分子探针BODIPY 581/591 C11,用荧光显微镜检测Min6细胞膜脂质过氧化物的含量;应用比色法检测Min6细胞中铁离子含量的变化;应用Western blot法检测Min6细胞中胞质和线粒体中细胞色素C（Cyt C）的表达情况,应用分子探针（JC-1）来检测线粒体膜电位（Mitochondrial membrane potential,MMP）的变化,应用线粒体超氧化物分子探针(Mito SOX^TM)来检测线粒体过氧化物（Mitochondrial reactive oxygen species,Mt ROS）的含量。结果:体内实验:胰腺组织H&E染色和血清胰岛素结果表明Na As O₂暴露5个月之后,与对照组相比,胰腺组织中胰岛边界不规则和胰岛细胞分布不均匀,血清胰岛素含量明显下降。OGTT和ITT实验结果表明,Na As O₂暴露损害了胰岛素的敏感性并引起葡萄糖耐量异常。Western blot结果表明铁死亡相关蛋白GPX4的表达水平随着Na As O₂染毒剂量的增加而减少,COX-2则相应的增加;血清铁和胰腺组织非血红素结合铁含量也随着Na As O₂暴露剂量的增加而上升;与对照组相比,暴露组中胰腺组织中GSH和T-SOD含量减少,MDA的含量增加;q RT-PCR实验结果表明Ptgs2 m RNA的表达水平随着Na As O₂暴露剂量的增加而上调;透射电镜结果发现暴露组线粒体膜破裂、线粒体嵴数量减少甚至消失。以上实验结果表明Na As O₂暴露导致大鼠胰腺功能紊乱及铁死亡的发生。体外实验:Min6细胞暴露于Na As O₂（1～4μM）和Erastin（10μM）24 h后,铁死亡蛋白GPX4表达水平、MDA和膜脂质过氧化物含量均随着Na As O₂暴露剂量的增加发生相应的升高;铁死亡蛋白COX-2表达水平、GSH和T-SOD含量、以及Min6细胞胰岛素释放能力均随着Na As O₂暴露剂量的增加发生相应的降低。在应用Fer-1、Mito-TEMPO、CQ和DFO预处理之后,Western blot结果显示GPX4、FTH1、NCOA4和p62蛋白表达升高,COX-2和LC3表达降低;细胞内GSH和T-SOD含量明显上升,MDA含量、膜脂质过氧化物水平以及亚铁离子水平有效减少;胰岛素释放实验表明Min6细胞释放胰岛素的能力明显改善。此外,Western blot结果表明Na As O₂处理后胞质中Cyt C表达增加、线粒体中Cyt C表达减少、MMP降低以及Mt ROS含量升高,表明Na As O₂暴露导致线粒体功能障碍。结论:Na As O₂暴露导致线粒体损伤,产生Mt ROS并释放进胞浆内,上调自噬水平,从而降解铁蛋白释放亚铁离子,通过芬顿反应,产生膜脂质过氧化物,最终诱导细胞发生铁死亡并导致胰岛β细胞功能损伤。