谷胱甘肽去毒途径对微囊藻毒素诱导哺乳动物肝脏损伤的抑制作用

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在过去几十年里,蓝藻水华频繁爆发,已经受到全世界的广泛关注。由于蓝藻产生具有肝毒性的微囊藻毒素(MCs),对人类健康造成严重威胁。迄今为止,已鉴定出超过80种微囊藻毒素的异构体,其中MC-LR是毒性最强,分布最广泛的异构体之一。最近的研究显示,氧化应激在MCs的毒性中起着重要作用。MCs可诱导活性氧(ROS)的产生,脂质过氧化和细胞损伤。谷胱甘肽(GSH)和其相关酶(如谷胱甘肽转移酶(GST),γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-GCS),谷胱甘肽还原酶(GR),谷胱甘肽过氧化酶(GPx)),是体内抗氧化系统的重要组成部分。MCs诱导ROS的产生和氧化应激,甚至引起细胞凋亡。然而,目前GSH在MCs诱导氧化应激和凋亡中的作用还不清楚。  核转录因子kappa B(NF-κB),对ROS和氧化应激极为敏感,在多种肝脏疾病中发挥着重要作用,例如肝炎、肝纤维化、肝硬化和肝细胞癌等。体外研究表明MCs可激活NF-κB和肿瘤发生,对于MCs是否能够在活体中调控NF-κB活性仍然不清楚。以及在MCs诱导的凋亡中氧化应激和NF-κB的关系仍然没有阐述清楚。  为了阐明GSH途径在MC-LR诱导肝毒性中的潜在作用及探讨MCs诱导肝脏凋亡中氧化应激和NF-κB的关系,本研究将Sprague Dawley(SD)大鼠随机分为两组,通过丁硫氨酸亚矾胺(BSO,一种GSH合成抑制剂)预处理来调控肝细胞的GSH水平。在无BSO预处理组中,对大鼠进行腹腔注射0.25和0.5 LD50 MC-LR(20.675和41.35μg/kg)。在BSO预处理组中,通过腹腔注射1.0mM/kg BSO,3h后注射相同剂量的MC-LR。通过对肝脏组织病理、MC-LR及结合产物含量、抗氧化防御体系、GSH途径去毒相关基因(GST、GPx、GR和γ-GCS)的转录水平,凋亡相关蛋白的表达水平和NF-κB的DNA结合活性的检测,本研究将对MC-LR诱导肝损伤的机制有一个全新的理解,并为MCs中毒的治疗提供理论指导。  主要的研究内容及结果如下:  1.BSO减缓了GSH在MC-LR诱导的肝脏氧化应激中的去毒作用,导致了更为严重的氧化应激和肝脏损伤。与无BSO预处理组相比,BSO预处理组中检测到较高的MC-LR含量和较低的MC-LR-GSH和MC-LR-Cys含量,表明MC-LR向MC-LR-GSH和MC-LR-Cys的生物转化过程比未经BSO预处理的大鼠中效率低。MDA、总GSH、GSSG和GSH的含量增加暗示BSO预处理加强了MC-LR诱导的氧化应激。GSH相关酶(如GST,γ-GCS,GR)的转录水平在经BSO预处理组后与未经BSO预处理组中呈现不同的变化趋势,表明当BSO预处理后GSH相关酶在转录水平上采取一种适应策略来应对MC-LR诱导的氧化损伤。  2.BSO预处理(GSH耗竭)加剧了MC-LR诱导的氧化应激,还首次发现在活体中MCs暴露后诱导NF-κB激活。0.5 LD50 MC-LR暴露后MCs诱导了肝细胞凋亡;然而,预处理BSO后在0.25 LD50和0.5 LD50MC-LR暴露下均促进了MCs诱导的凋亡。这表明GSH耗竭促进了MC-LR诱导的肝细胞凋亡。凝胶阻滞实验(EMSA)结果显示肝细胞NF-κB结合活性在0.25 LD50组增加,但是在0.5 LD50组受到抑制。氧化应激和NF-κB在MC-LR诱导凋亡中相互作用仍需要进一步的研究。
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