喹乙醇及其代谢物诱导细胞S期阻滞的信号转导通路研究

The genetic toxicity of olaquindox was confirmed by many documents and its application was prohibited by some countries and areas. However, it is still extensively used at home and abroad for the reason that its molecular mechanism of the genetic toxicity is not clear, its product cost is so low and its efficiency is so excellent. In order to study the molecular mechanism of olaquindox and other veterinary drugs with mutagenicity, lots of research work was done in our laboratory and we found that those drugs could cause DNA damage and cell cycle S phase arrest. Meanwhile, JNK signal transduction pathway was activated after those drugs were applied. Thus, we can draw the conclusion that JNK signal transduction pathway plays an important role in the process of cell cycle S phase arrest caused by those drugs. Therefore, the objective of the present study is to investigate the signal transduction pathway in the process of cell cycle S phase arrest with the typical drug (olaquindox). The result of this study will be great meaning for founding the base to illustrate the molecular mechanism of the genetic toxicity, and be much helpful to evaluate the safety of those drugs scientifically and protect the human health.

喹乙醇已被证明具有遗传毒性，且已被部分国家和地区禁止使用。但是，由于喹乙醇生产成本低、抗菌促生长效果良好，而且其致突变作用分子机制仍不清楚，导致喹乙醇仍在国内外广泛使用，并对人类健康造成严重威胁。为研究喹乙醇及其它兽药（呋喃唑酮等）的致突变作用机理，本实验室近年来开展了大量研究工作，结果显示这些兽药均可导致DNA损伤并引起细胞S期阻滞，而且发现这些兽药诱导细胞S期阻滞的同时，细胞内JNK信号转导通路也被激活，表明JNK信号转导通路在这些兽药诱导细胞S期阻滞过程发挥重要作用。因此，本课题拟以喹乙醇及其主要代谢物为代表药物，对其诱导细胞S期阻滞过程中的信号转导通路进行研究，研究结果将为进一步阐明喹乙醇及其它兽药的致突变作用机制奠定基础，并对客观科学地评价这些兽药的安全性和保障人类健康具有极为重要的意义。

喹乙醇作为一种抗菌饲料添加剂，用来治疗动物细菌性感染和促进动物生长。但因其潜在遗传毒性且毒性机制不清楚，许多国家和地区仍将其作为饲料添加剂而广泛使用。本课题揭示了喹乙醇的部分肝毒性分子机制，以及GADD45a与p21在喹乙醇诱导细胞凋亡和周期阻滞的分子机制。本课题首先建立喹乙醇小鼠模型，研究喹乙醇诱导小鼠肝毒性机制，以及GADD45a与p21蛋白在体内的表达情况。其次，用慢病毒包装的方法建立GADD45a和p21低表达稳定转染细胞系。然后研究GADD45a和p21在喹乙醇诱导细胞凋亡和周期阻滞中的作用。最后研究p53调控GADD45a与p21机制及在喹乙醇诱导凋亡中的作用。本研究成果如下：.（1）成功建立喹乙醇C57BL/6小鼠模型，喹乙醇浓度设为100、200 和400 mg/kg，连续灌胃 28天，证明喹乙醇能明显诱导小鼠肝氧化应激与损伤，且具有一定的剂量依赖性，同时证明喹乙醇诱导的肝毒性涉及线粒体凋亡途径、MAPK通路、周期阻滞通路、自噬通路、及Nrf2/HO-1、 Akt、NF-kB等多种信号通路；.（2）本研究成功建立了GADD45a低表达稳定转染细胞系，干扰效率达到70%；证实GADD45a在喹乙醇诱导细胞凋亡和周期阻滞中的具有保护性的作用，同时证明 JNK/p38信号通路参与GADD45a调控的喹乙醇诱导的DNA损伤和细胞周期阻滞。.（3）本研究成功建立p21低表达稳定转染细胞系，干扰效率达到79%；证明PI3K/AKT 通路和Nrf2/HO-1通路参与喹乙醇诱导的细胞凋亡与周期阻滞。干扰p21增加喹乙醇诱导的线粒体凋亡和细胞周期阻滞，通过激活PI3K/AKT 通路和抑制 Nrf2/HO-1信号通路。.（4）GADD45a与p21的调控方式都是p53非依赖性的。体外p53基因缺失细胞模型发现，p53通过抑制自噬及激活JNK/p38通路来加剧喹乙醇诱导细胞凋亡。体内p53基因敲除小鼠模型，证明p53缺失可以降低喹乙醇诱导的小鼠肝毒性损伤。.综上所述，该研究从体内和体外评价喹乙醇的毒性，研究喹乙醇诱导小鼠肝损伤及其毒性作用机制，证实GADD45a和p21在喹乙醇诱导的毒性中具有重要的作用。本研究为评估喹乙醇及其他喹噁啉类药物对食品动物和人的安全性提供科学依据，为临床兽药使用及新兽药研发提供理论基础。