雷帕霉素与3-甲基嘌呤对砷致鸡肝细胞损伤的影响

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砷是一种类金属元素,以化合物形式广泛分布于自然环境中。过去十年含砷饲料添加剂及农药的广泛使用和砷矿的开采,使得水体及土壤砷污染不断加剧,并通过食物链蓄积危害畜禽及人类健康。本研究采用具有强毒性的无机砷化合物三氧化二砷(Arsenic trioxide,ATO)进行实验,实验室前期的研究已经证明ATO会引起鸡肝细胞氧化应激和细胞凋亡。因此,本研究致力于探究自噬激活剂雷帕霉素(rapamycin,Rapa)与自噬抑制剂3-甲基嘌呤(3-Methyladenine,3-MA)对ATO引起的鸡肝细胞损伤的影响,为缓解肉鸡砷暴露毒性危害提供思路。从SPF鸡胚中提取肝细胞,随机分为6个组包括对照组、4.8μM ATO组、4.8μM ATO与Rapa联合用药(ATO+Rapa)组、4.8μM ATO与3-MA联合用药(ATO+3-MA)组、Rapa组、3-MA组,药物处理24 h。检测细胞上清液中乳酸脱氢酶(lactic dehydrogenase,LDH)和天门冬氨酸氨基转移酶(aspartate aminotransferase,AST)的活性;通过流式细胞仪检测细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)的含量;采用试剂盒检测总抗氧化能力(total antioxidant capacity,T-AOC)及抗氧化相关标志物丙二醛(malonaldehyde,MDA)、谷胱甘肽(glutathione,GSH)、氧化型谷胱甘肽(glutathione disulfide,GSSG)的含量;荧光定量PCR检测细胞中抗氧化基因(SOD-1、HO-1)、凋亡相关基因(Bak1、Bcl2、Bax、Caspase 8、Caspase 9)的m RNA表达量,蛋白免疫印迹法检测氧化应激相关蛋白(SOD-1、HO-1)、凋亡相关蛋白(activeCaspase 3、Bax、Bcl2)的表达量,结果显示:(1)ATO组、ATO+Rapa组、ATO+3-MA组及Rapa组的鸡肝细胞发生皱缩,ATO使细胞上清液中LDH、AST的活性上升,激活自噬可以下调ATO引起的LDH与AST的上升。(2)ATO组所有抗氧化指标均高于对照组。与ATO组相比,ATO和Rapa的联合应用使细胞内ROS、MDA含量降低,GSSG含量、GSH含量、T-AOC、HO-1 m RNA表达量升高;而ATO和3-MA的联合应用使细胞内ROS水平、GSSG含量、GSH含量、HO-1 m RNA及蛋白、SOD-1 m RNA表达量大幅上升高于ATO单独处理组;ATO+3-MA组MDA含量、T-AOC、SOD-1蛋白表达量与ATO组无明显差异。(3)Rapa与ATO联合,使凋亡相关基因Caspase9 m RNA表达水平、Bax m RNA及蛋白表达水平、active-Caspase3和Bcl2蛋白水平显著低于ATO单独处理组但高于对照组;3-MA与ATO联合应用使凋亡相关基因Caspase8、Caspase9、Bak1、Bax和Bcl2 m RNA表达水平高于ATO单独处理组,active-Caspase3蛋白水平和Bcl2蛋白水平较对照组也显著升高,与ATO单独处理组无明显差异,Bax蛋白表达量略低于ATO单独处理组但高于对照组。综上所述,自噬可以清除细胞内过量ROS,对ATO造成的细胞氧化应激和细胞凋亡有保护作用,抑制自噬则会加重细胞氧化应激损伤,加剧细胞凋亡。本研究为自噬激活剂或活性氧清除剂用于肉鸡砷暴露中缓解砷毒性提供了理论依据。
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