芹菜素对食品污染物3-MCPD所致肾损伤的保护作用及机制研究

3-Chloropropane-1,2-diol (3-MCPD) , one of the chloropropanol compounds that detected in many foods，has shown to be toxic in animals, including neurotoxic, immunotoxic, mutagenic, genotoxic and carcinogenic. The toxic targets of 3-MCPD included kidney and male reproductive system. Our previous study showed that a natural plant compound-apigenin, could reduce cell damage induced by 3-MCPD in HEK293FT cells greatly. The present study plan to better understand the protective effect of apigenin against 3-MCPD both in vitro and in vivo, and to explore the protective mechanism from the function of mitochondrial especially respiratory complex I, II, III, IV and V, as well as caspase cascade signal pathway. In addition, HSPB8, a 22 kD heat shock mitochondrial protein, was up-regulate by 3-MCPD in vitro. So the role of HSPB8 in the protective effect of apigenin in nephrocyte was focused in this study. Meanwhile, in order to screen the detail protective molecular targets of apigenin, the iTRAQ proteome technology should be adopted. The innovation of this project lies in the fact that the renal injury of 3-MCPD was relieved by apigenin for the first time. This study provides the theoretical foundation of 3-MCPD and preventive treatment, and ensures human health.

3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD）是一种广受关注的食品污染物，具有多种毒性，靶标主要是肾脏和雄性生殖系统。前期我们证实，3-MCPD引起人胚肾细胞存活率降低、线粒体呼吸酶表达紊乱、HSPB8表达升高、细胞发生凋亡、且这种凋亡属于caspase依赖型的细胞凋亡；外源芹菜素能够极大的缓解由3-MCPD引起的细胞损伤。本课题拟从体外、体内水平研究芹菜素缓解3-MCPD引起的肾损伤的能力并探讨其机制，重点关注对线粒体呼吸酶、caspase 级联信号系统的影响。另外，利用过表达和RNAi稳定转染细胞系，在细胞水平探讨HSPB8在这种保护效应中的作用。同时，采用iTRAQ技术筛选芹菜素的蛋白靶标，探索相应的作用机制信号网络。本项目的创新性在于首次探讨芹菜素对3-MCPD引起的肾细胞毒性损伤的保护效应，可为解释3-MCPD的毒性作用机制及预防治疗提供有力的科学基础，进而保障人类健康。

3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD）是一种广受关注的主要由热加工产生的食品污染物，具有多种毒性，靶标主要是肾脏和雄性生殖系统。前期我们实验证实，3-MCPD引起人胚肾细胞存活率降低、线粒体呼吸酶表达紊乱、HSPB8基因表达升高、细胞发生凋亡，且这种凋亡属于Caspase依赖型的细胞凋亡。芹菜素（API）是天然、低毒、无诱变性的黄酮类化合物，具有抗肿瘤、抗氧化、抗菌、抗炎等多种生理活性。本项目从体内、体外水平系统研究功能因子芹菜素对3-MCPD诱导的肾细胞损伤的保护效应及相应机制。研究结果表明，外源芹菜素（20-80 mg/kg body weight/day）协同处理可有效缓解由30 mg/kg body weight/day 剂量水平3-MCPD 摄入导致的肾功能损伤，干扰3-MCPD引起的大鼠肾脏线粒体膜电位降低和呼吸链紊乱，调节线粒体分裂/融合动力学平衡，缓解cytc从线粒体释放，从而抑制caspase依赖型途径的细胞凋亡。我们在体内体外的研究发现，位于线粒体的热休克蛋白HSPB8基因受3-MCPD诱导高表达，试验利用慢病毒载体构建的HSPB8过表达和干扰稳定转染细胞系，在细胞水平探讨了HSPB8蛋白在3-MCPD肾毒性过程中的保护效应，发现芹菜素的保护效应也与HSPB8的调控有关。同时，实验采用蛋白组学技术，筛选芹菜素的蛋白靶标，采用1.5倍差异表达（P ≤ 0.05）为筛选标准，一共发现3-MCPD 导致975个差异蛋白，其中822个上调表达，153个下调，在这些蛋白中，有55个蛋白受芹菜素处理得到明显逆转。在3-MCPD胁迫条件下受芹菜素调控的蛋白主要集中在泛素介导的蛋白裂解、细胞凋亡、胁迫反应等途径。本项目首次探讨了芹菜素对3-MCPD引起的肾细胞毒性损伤的保护效应及机制，可为解释3-MCPD的毒性作用机制及预防干预措施提供有力的科学基础，从而保障人类健康。