1,3-二氯-2-丙醇抑制脂滴降解诱导肝细胞脂质积聚的机制

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1,3-二氯-2-丙醇(1,3-DCP)作为食品污染物存在于多种食品中,因其具有多种毒性,引起人们广泛关注。研究表明小鼠长期暴露于低剂量1,3-DCP后肝脏出现脂质积聚。脂滴(LDs)在脂质代谢中起着重要作用。LDs异常积聚会导致多种代谢性疾病,如II型糖尿病、非酒精性脂肪肝、冠心病和高血压等。研究发现1,3-DCP通过上调脂质合成酶诱导肝细胞脂质积聚。然而,关于1,3-DCP影响LDs降解诱导脂质积聚的研究较少。LDs降解包括中性脂肪酶降解和自噬降解两种途径。本研究从这两种LDs降解途径探讨1,3-DCP诱导肝细胞脂质积聚的机制。以C57BL/6J小鼠为体内动物模型,1 mg/kg 1,3-DCP连续灌胃小鼠30 d,最后两周连续腹腔注射自噬激活剂(2 mg/kg雷帕霉素Rapa)或自噬抑制剂(60mg/kg氯喹CQ或30 mg/kg 3-甲基腺嘌呤3-MA)。以Hep G2细胞为体外模型,100μM 1,3-DCP处理细胞24 h。以下为本研究主要内容和结果:(1)1,3-DCP通过BMAL1/PPARα抑制脂滴中性脂肪酶降解诱导肝细胞脂质积聚。(1)研究1,3-DCP对肝细胞脂质积聚和中性脂肪酶的影响。通过检测甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)含量,油红O和Bodipy493/503染色观察LDs,确定1,3-DCP诱导小鼠肝脏和Hep G2细胞脂质积聚,随后通过Western blot和免疫荧光共定位实验,发现1,3-DCP抑制中性脂肪酶ATGL、HSL表达,降低其在LDs上的定位。表明1,3-DCP可能阻碍LDs降解。采用体外实验进一步验证,预处理中性脂肪酶激活剂盐酸异丙肾上腺素(ISO)可缓解1,3-DCP对Hep G2细胞中性脂肪酶ATGL、HSL的抑制作用,同时改善1,3-DCP诱导的脂质积聚,证实1,3-DCP通过抑制中性脂肪酶ATGL、HSL表达,阻碍LDs降解,诱导肝细胞脂质积聚。(2)研究1,3-DCP对肝细胞生物钟蛋白及中性脂肪酶节律性表达的影响。通过Western blot检测生物钟蛋白,q PCR检测生物钟m RNA,发现1,3-DCP影响小鼠肝脏生物钟BMAL1、CLOCK、REV-ERBα蛋白表达,干扰Hep G2细胞BMAL1、CLOCK、REV-ERBα蛋白及其m RNA节律振荡,同时也干扰中性脂肪酶ATGL、HSL蛋白节律振荡,并下调其蛋白表达。结果表明1,3-DCP干扰肝细胞生物节律。(3)研究BMAL1/PPARα是否参与调控1,3-DCP诱导肝细胞脂质积聚。利用Western blot检测相关蛋白及免疫荧光检测中性脂肪酶ATGL、HSL在LDs上的定位,发现1,3-DCP抑制Hep G2细胞BMAL1、PPARα、ATGL、HSL蛋白表达,降低ATGL、HSL在LDs上的定位。Hep G2细胞预处理PPARα激活剂WY-14643或过表达BMAL1验证BMAL1/PPARα通路作用,发现PPARα激活剂WY-14643或过表达BMAL1缓解1,3-DCP对ATGL、HSL的抑制作用,并改善1,3-DCP诱导的脂质积聚。以上结果表明1,3-DCP通过BMAL1/PPARα抑制中性脂肪酶ATGL、HSL表达,阻碍LDs降解,诱导肝细胞脂质积聚。(2)1,3-DCP通过AKT/m TOR/FOXO1抑制脂滴自噬诱导肝细胞脂质积聚。(1)研究1,3-DCP对Hep G2细胞脂滴自噬的影响。通过检测自噬小体标志蛋白LC3-II、溶酶体膜蛋白1(LAMP1)和溶酶体组织蛋白酶D(CTSD),RFP-GFP-LC3腺病毒转染检测自噬流,透射电镜观察自噬小体,确定1,3-DCP抑制Hep G2细胞自噬。随后,Hep G2细胞预处理自噬激活剂或抑制剂,检测自噬变化对脂质积聚的影响。自噬激活剂Rapa改善1,3-DCP诱导的Hep G2细胞脂质积聚,而自噬抑制剂CQ或3-MA加剧1,3-DCP诱导的Hep G2细胞脂质积聚。证明1,3-DCP通过抑制脂滴自噬诱导Hep G2细胞脂质积聚。(2)研究1,3-DCP对小鼠肝脏脂滴自噬的影响。自噬相关蛋白LC3-II、LAMP1、LAMP2、CTSD、CTSB及LC3免疫荧光结果确定1,3-DCP抑制小鼠肝脏细胞自噬。自噬激活剂Rapa可改善1,3-DCP诱导的小鼠肝脏脂质积聚,而自噬抑制剂CQ或3-MA加剧1,3-DCP诱导的小鼠肝脏脂质积聚。证明1,3-DCP通过抑制脂滴自噬诱导小鼠肝脏脂质积聚。(3)深入研究1,3-DCP抑制脂滴自噬的机制。Western blot检测相关通路蛋白及自噬标志蛋白LC3-II,发现1,3-DCP增加小鼠肝脏及Hep G2细胞p-AKT/AKT、p-m TOR/m TOR、p-FOXO1/FOXO1的比值,降低细胞核FOXO1蛋白表达,增加细胞质FOXO1蛋白表达。体外实验采用m TOR抑制剂或AKT抑制剂预处理Hep G2细胞,分析AKT/m TOR/FOXO1对自噬和脂质积聚的影响,发现m TOR抑制剂或AKT抑制剂可缓解1,3-DCP对自噬的抑制作用,同时改善1,3-DCP诱导的脂质积聚,以上结果表明1,3-DCP通过AKT/m TOR/FOXO1抑制脂滴自噬诱导肝细胞脂质积聚。综上所述,体内外实验结果表明1,3-DCP抑制脂滴中性脂肪酶降解和脂滴自噬,阻碍LDs降解,诱导肝细胞脂质积聚。深入探讨其机制后发现1,3-DCP通过BMAL1/PPARα抑制脂滴中性脂肪酶ATGL和HSL表达。同时,1,3-DCP还通过AKT/m TOR/FOXO1抑制脂滴自噬。本研究不仅为1,3-DCP的毒性作用机制提供了新依据,还为1,3-DCP毒性的干预提供了参考靶点,对保障食品安全和人体健康具有重要意义。
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