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研究报道铜过量可诱导氧化应激、细胞凋亡及炎性反应,进而造成组织结构和功能的损伤。肝脏是机体内铜的主要代谢器官,也是铜中毒的主要靶器官之一。然而,有关铜过量致人和动物肝脏损伤及其作用机制的系统研究仍然缺乏。因此,本试验以ICR小鼠为研究对象,研究硫酸铜（CuSO4）对小鼠肝脏的毒性损伤,包括结构功能改变、氧化应激、细胞凋亡、细胞自噬、炎性反应以及凋亡和自噬在CuSO4诱导肝脏损伤中的作用及其相互关系,从组织、细胞和分子水平上探索CuSO4致小鼠肝脏损伤的分子机理,为预防和治疗铜中毒提供新的理论依据。1.CuSO4对小鼠肝脏结构、功能和抗氧化能力的影响本试验选用4周龄ICR小鼠240只,雌雄各半,适应性饲养一周后,随机分为4组（N=60）,分别灌胃给予不同剂量CuSO4（0、10、20、40 mg/kg）,连续42天,期间每天进行临诊观察。试验第21和42天,结果显示,CuSO410 mg/kg及以上时,小鼠体重降低、肝脏脏器指数降低、肝细胞呈颗粒和空泡变性,严重者坏死,病变呈现剂量和时间依赖性;血清肝功能指标ALT、AST等的活性增高,肝脏功能受损。试验第21和42天,CuSO410 mg/kg及以上时肝脏ROS水平和PC含量显著增高,AHR及ASA能力、抗氧化酶的活性及其mRNA表达水平降低,抗氧化功能受损,引起氧化应激。2.CuSO4对小鼠肝脏细胞凋亡的影响试验动物的分组管理与1同。试验第21和42天,流式细胞术检测结果显示CuSO4处理组小鼠肝细胞凋亡率和线粒体膜电位去极化显著增加;电镜观察见肝细胞部分线粒体嵴模糊、断裂。肝脏Cytc、Bax、PARP、caspase-3/8/9、TNF-R1、TRADD和FADD等的蛋白和mRNA表达水平增高,Bcl-2及Bcl-xl的蛋白和mRNA表达水平降低。结果表明,CuSO410 mg/kg及以上时可触发线粒体途径和死亡受体途径介导的凋亡信号通路并诱导肝细胞凋亡。3.CuSO4对小鼠肝脏细胞自噬的影响试验动物的分组管理与1同。试验第21和42天,免疫组化检测发现CuSO4处理组肝脏中自噬标志蛋白LC3B的蛋白表达水平明显增高,电镜下肝细胞见有自噬体形成。自噬抑制因子mTOR、p62的蛋白和mRNA表达水平降低,而促进因子ULK1、Beclin1、Atg12/5/3/7、Atg16L1、LC3等的蛋白和mRNA表达水平增高。以上结果提示,CuSO410 mg/kg及以上时可通过抑制m TOR信号通路和上调自噬促进因子的表达水平来提升肝细胞自噬水平。4.CuSO4对小鼠肝脏炎性反应的影响试验动物的分组管理与1同。试验第42天,肝脏病理学观察发现,CuSO4处理组肝脏局部见有炎性细胞。试验第21和42天,肝脏促炎因子iNOS、COX-2、IL-1β、IL-8的表达水平增高,p38、JNK、Erk1/2、NF-κB的蛋白和mRNA表达水平增高,IκB的蛋白和mRNA表达水平降低,MAPK和NF-κB信号通路被激活。同时,肝脏抗炎因子TGF-β、IL-4的蛋白和mRNA表达水平在CuSO4的处理下显著降低。促炎因子与抗炎因子表达水平的失衡便会诱导肝脏发生炎性反应。此外,caspase-1p12和cleaved-IL-1β的蛋白表达水平升高,表明CuSO4还可通过诱导炎症小体的形成来促进肝脏炎性反应的发生。5.细胞凋亡和自噬在CuSO4诱导肝脏毒性损伤中的作用试验选用8周龄ICR雄鼠84只,适应性饲养一周后,随机分为6组,每组14只。6个组每天分别给予蒸馏水、CuSO4、Z-VAD-FMK、CuSO4+Z-VAD-FMK、3-MA、CuSO4+3-MA的处理,连续3天,期间每天进行临诊观察。结果发现,CuSO4处理组小鼠精神沉郁,至试验第三天累积死亡2只,死亡率为14%;血清ALT和AST的活性增高,肝功能受损;肝细胞凋亡率显著增加,Bax、cleaved-caspase-3/9、cleaved-PARP和LC3B的蛋白表达水平升高,Bcl-2及p62的蛋白表达水平降低。凋亡抑制剂Z-VAD-FMK与CuSO4的共同处理,降低了CuSO4引起的小鼠死亡率以及血清中ALT和AST的活性,且显著抑制了肝细胞凋亡。Z-VAD-FMK还显著下调了Bax、cleaved-caspase-3/9、cleaved-PARP和LC3B的蛋白表达水平,提升了Bcl-2和p62的蛋白表达水平。自噬抑制剂3-MA与CuSO4的共同处理,升高了CuSO4引起的小鼠死亡率,且显著增高了肝细胞凋亡率。3-MA显著抑制了LC3B的蛋白表达水平,增高了p62、cleaved-caspase-3/9、cleaved-PARP的蛋白表达水平。以上结果提示,Z-VAD-FMK可通过抑制凋亡以减轻CuSO4对肝脏的毒性损伤,且抑制凋亡的同时抑制细胞自噬;3-MA抑制自噬则会促进肝细胞凋亡,同时增强CuSO4对肝脏的毒性损伤。综上所述,CuSO410 mg/kg及以上时引发肝脏结构和功能损伤、氧化应激、细胞凋亡、自噬和炎性反应。氧化损伤是CuSO4致小鼠肝脏损伤的病理基础。细胞凋亡、自噬和炎性反应是CuSO4致小鼠肝脏损伤的途径。同时,研究明确了CuSO4主要通过引起细胞凋亡造成肝脏毒性损伤,凋亡同时引起自噬的发生,自噬对于凋亡起抑制作用。本文首次以组织结构、肝功、抗氧化、细胞凋亡、细胞自噬、炎性反应等指标为综合观测内容从细胞水平、基因水平和蛋白水平系统地研究阐明了CuSO4对肝脏的毒性影响及其影响途径和作用机理。