中文题名: | 铁死亡参与镉暴露鸡肝脏损伤的研究 |
姓名: | |
学号: | S190601002 |
保密级别: | 公开 |
论文语种: | chi |
学科代码: | 090601 |
学科名称: | 农学 - 兽医学 - 基础兽医学 |
学生类型: | 硕士 |
学位: | 农学硕士 |
学校: | 东北农业大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 兽医病理学 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
完成日期: | 2022-04-20 |
答辩日期: | 2022-05-28 |
外文题名: | Study on the Involvement of Ferroptosis in Liver Injury in Cadmium-exposed Chickens |
中文关键词: | |
外文关键词: | Cd ; Ferroptosis ; Liver damage ; Chickens ; LMH cells |
中文摘要: |
镉(Cadmium,Cd)是存在于自然环境中的、毒性最强的重金属污染物之一,因其半衰期长和生物富集的特性,易在体内蓄积,对组织器官造成严重损伤。肝脏是镉蓄积和毒性损伤的主要靶器官,氧化应激被认为是镉致肝毒性的重要机制。本课题组前期研究发现,镉暴露鸡肝脏内过氧化物蓄积,并伴有严重的炎性损伤;同时肝脏谷胱甘肽过氧化物酶4(Glutathione peroxidase 4,GPX4)表达显著降低。GPX4是铁死亡的关键调控蛋白,提示铁死亡参与到镉暴露鸡肝脏损伤过程。但到目前为止,还未见有铁死亡参与镉致肝毒性损伤机制的研究报道。 为研究铁死亡在镉致鸡肝脏损伤中的作用,本试验采用体内与体外试验相结合的研究策略,将30只1日龄海兰白蛋鸡,预饲养7天后,随机均分为对照组(C组)和镉暴露组(Cd组),C组鸡饲喂标准混合日粮,Cd组鸡饲喂混有140 mg·kg-1 CdCl2的日粮。镉暴露后20 d、40 d和60 d取样。采用ELISA法、qRT-PCR法、Western Blot法及组织病理、超微病理技术,检测和观察了镉暴露鸡血清肝功能酶ALT和AST活性、肝脏形态结构、炎症因子(LOX、NF-κB、TNF-α、IL-6、IL-1β)表达、抗氧化酶GSH-Px和SOD活性、过氧化物MDA含量、铁代谢相关因子(FTH1和TRE)表达、铁死亡标志物(GPX4、ACSL4和PTGS2)表达以及线粒体融合相关因子(OPA1和Mfn1/2)表达变化。同时,在建立肝癌细胞系(LMH)细胞染镉模型基础上,将LMH细胞分为对照组(C组)、染镉组(Ⅰ 组)、铁死亡激活剂RSL3组(Ⅱ 组)、铁死亡抑制剂Ferrostatin-1组(Ⅲ 组)、Cd+ RSL3组(Ⅳ 组)和Cd + Ferrostatin-1组(Ⅴ 组),镉暴露24 h,采用CCK-8法、qRT-PCR法及Western Blot法检测了LMH细胞活性、LMH细胞中炎症因子(LOX、NF-κB、TNF-α、IL-6和IL-1β)表达、铁代谢相关因子FTH1和TRE表达、铁死亡标志物GPX4、ASCL4和PTGS2表达、线粒体融合相关因子OPA1和Mfn1/2的表达变化。 结果发现,Cd组鸡血清中肝脏功能酶活性明显升高;肝细胞排列紊乱、空泡变性甚至坏死,肝脏淤血、浆液-纤维素性渗出及炎性细胞浸润;肝细胞核周间隙变宽,线粒体体积缩小、嵴断裂,内质网扩张。肝脏中炎症因子LOX、NF-κB、TNF-α、IL-6和IL-1β mRNA相对表达上调,TNF-α、IL-6和IL-1β含量显著上升;过氧化物MDA含量明显升高、抗氧化酶GSH-Px与SOD活性显著降低;铁代谢因子FTH1和TRE mRNA相对表达极显著升高,铁死亡标志物GPX4表达极显著降低、ACSL4和PTGS2表达极显著升高;OPA1、Mfn1/2 mRNA表达极显著降低。镉及铁死亡激活剂均可引发LMH细胞铁死亡,促进炎症因子释放、线粒体功能障碍,导致细胞损伤;铁死亡抑制剂极显著地抑制了镉诱导的LMH细胞炎症因子释放和线粒体损伤,减轻镉导致的细胞活力降低。结果表明,镉暴露导致鸡肝脏形态和功能损伤,镉通过诱导肝细胞铁死亡促进肝脏损伤。 |
外文摘要: |
Cadmium (Cd) is one of the most toxic heavy metal pollutants in the environment. It is easy to accumulate in the body and cause serious tissue and organ damage because of long half-life and bioaccumulation. Liver is the main target organ for Cd accumulation and toxic damage, and oxidative stress is considered to be an important mechanism of Cd-induced hepatotoxicity. The previous study in our lab found that the accumulation of peroxides was accompanied by severe inflammatory damage in the liver of Cd-exposed chickens; at the same time, the expression of glutathione peroxidase 4 (GPX4) was significantly reduced in the liver. GPX4 is a key regulatory protein of ferroptosis, suggesting that ferroptosis is involved in the process of liver injury in Cd-exposed chickens. But so far, there is no research report on the mechanism of ferroptosis involved in Cd-induced hepatotoxicity. In order to study the role of ferroptosis in Cd-induced liver damage in chickens, this study adopted a research strategy by conducting in-vivo and in-vitro experiments. 30 1-day-old Hylan white egg-laying chickens were randomly divided into control group (group C) and Cd exposure group (group Cd) after pre-rearing for 7 days. The chickens in group C were fed standard mixed diet, and the chickens in Cd group were fed diet mixed with 140 mg·kg-1 CdCl2. Samples were taken at 20 d, 40 d and 60 d after Cd exposure. Using ELISA, qRT-PCR, Western Blot and histopathology and ultra-pathological techniques to detect and observe the liver function enzymes ALT and AST activities in the serum, liver morphological structure, the expression of inflammatory factors lipoxygenase (LOX), nuclear factor kappa-B (NF-κB), tumor necrosis factor alpha (TNF-α), interleukin-6 (IL-6) and interleukin-1β (IL-1β), antioxidant enzymes glutathione peroxidase (GSH-Px) and superoxide dismutase (SOD) activity, and superoxide malondialdehyde (MDA) content; the expression of iron metabolism-related factors ferritin heavy chain 1 (FTH1) and transferrin receptor (TRE); ferroptosis markers GPX4, acyl-CoA synthetase long-chain family member 4 (ACSL4) and prostaglandin endoperoxide synthase 2 (PTGS2); the change of mitochondrial fusion-related factors Optic atrophy 1 (OPA1), Mitofusin 1/2 (Mfn1/2) expression in Cd-exposed liver of chicken. At the same time, based on the establishment of Cd-exposed model of liver cancer cell line (LMH) cells, the LMH cells were divided into control group (group C), Cd-exposed group (group I), ferroptosis activator RSL3 group (group II), Ferrostatin-1 group (group III), Cd + RSL3 group (group IV) and Cd + Ferrostatin-1 group (group V), Cd exposure for 24 h. Using CCK-8, qRT-PCR and Western Blot to detect the LMH cell activity, the expression of inflammatory factors LOX, NF-κB, TNF-α, IL-6 and IL-1β; iron metabolism-related factors FTH1 and TRE; ferroptosis markers GPX4, ASCL4 and PTGS2; mitochondrial fusion-related factors OPA1 and Mfn1/2. The results showed that the activity of liver functional enzymes in the Cd group was significantly increased in the serum of chickens; the disordered arrangement of liver cells, vacuolar degeneration and even necrosis, liver congestion, serous-fibrinous exudation and inflammatory cell infiltration; Volume shrinks, cristae rupture, and endoplasmic reticulum expands.The mRNA expression of the inflammatory factors LOX, NF-κB, TNF-α, IL-6, and IL-1β were upregulated in the liver; contents of TNF-α, IL-6, and IL-1β were significantly increased; the content of MDA, and the levels of GSH-Px and SOD were significantly increased; and mRNA expression of FTH1 and TRE were significantly increased; the expression of ferroptosis marker GPX4 was significantly decreased, however, the expression of ACSL4 and PTGS2 were extremely increased; mRNA expression of OPA1 and Mfn1/2 were significantly decreased. Both Cd exposure and ferroptosis activators can trigger ferroptosis in LMH cells, further promoting the release of inflammatory factors and mitochondrial dysfunction which lead to cell damage; ferroptosis inhibitors significantly inhibited the release of inflammatory factors and mitochondrial damage in LMH cells exposed to Cd. Cell viability was decreased caused by Cd. The results showed that Cd exposure resulted in morphological and functional impairment of chicken livers, and Cd promoted hepatic damage by inducing ferroptosis in hepatocytes. |
参考文献: |
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中图分类号: | X503.22 |
开放日期: | 2022-06-06 |