HO-1调控细胞自噬在DON致肝毒性中的作用

Deoxynivalenol (DON) called Vomitoxin (VOT), It could pollute different kinds of food and also can widerly diffuse to each organ in the body. Among them, the liver is the main organ of detoxification and main toxic target of DON, but the specific liver toxic mechanism is still not very clear. The current study shows that this toxin can cause cytotoxicity through oxidative stress. However, the study of JNK-TSC1/2-mTOR-P70S6K signaling pathway activated by oxidative stress has not been reported in DON-induced cytotoxicity. Meanwhile, heme oxygenase -1 (HO-1) could regulate DNA repair and protect autophagy to enhance the cell’s own defense mechanism, but this factor is still not used for the study of toxicity of DON. This study intends to the protective mechanism of HO-1 as a starting point and JNK-TSC1/2-mTOR-P70S6K signaling pathway as the axis that uses whole animal and in vitro cell experiment model, application of HO-1 inhibitors /agonist and cell molecular biology methods to reserche effects of HO-1 regulates autophagy in DON-induced liver toxicity. The current research will contribute to fully understand the toxic mechanism of DON and to explore the new preventive and control stratey against DON.

脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）又称呕吐毒素（Vomitoxin），能污染各类食品且进入体内后能广泛地弥散至各器官，其中，肝脏是DON的主要解毒和毒性作用靶点，但其具体的肝毒性作用机制仍不十分明了。现有研究表明此毒素能够通过氧化应激造成细胞毒性，但DON能否通过氧化应激激活JNK-TSC1/2-mTOR-P70S6K信号通路导致细胞毒性的研究目前尚未报导。同时，血红素氧合酶-1（HO-1）能够通过调控DNA修复和保护细胞自噬，达到增强细胞自身防御机制，但在DON致肝毒性研究中也未见报道。本研究拟以HO-1的保护机制作为切入点，以JNK-TSC1/2-mTOR-P70S6K信号通路作为轴线，利用整体动物和体外细胞实验模型，结合HO-1抑制剂/激动剂和细胞分子生物学方法研究HO-1调控细胞自噬在DON致肝毒性中的作用。本项目能为进一步阐明DON的毒性机制，为研发DON中毒的防治策略奠定理论基础。

脱氧雪腐镰刀菌烯醇（Deoxynivalenol, DON）是镰刀菌产生的一种霉菌毒素, 主要污染谷类食物，比如玉米、大麦、小麦等。DON的化学性质十分稳定，具有较强的热抵抗力和耐酸性，因此DON残留问题仍得不到有效解决，而人类正处在一种低剂量DON慢性暴露的过程中。DON进入人体后主要由肝脏进行代谢，但长时间低剂量DON暴露会对肝脏造成的影响尚不清楚。.本研究用25 μg/kg bw剂量的DON（模拟人类日常暴露的剂量）持续灌胃雄性SPF级C57BL6/J小鼠30天或90天。灌胃结束后，取老鼠肝脏进行H&E染色，发现肝脏中心静脉的周围有炎性细胞的浸润。相应地，血清ALT和三种炎性因子IL-6，IL-1β和TNF-α轻微但显著地升高。透射电镜观察到，肝脏中有自噬体生成。而在特异性地使肝脏HO-1基因过表达后，DON导致的炎性浸润减轻，血清ALT和炎性因子的水平也恢复到了正常，肝脏细胞中的自噬体进一步增多。而特异性地沉默肝脏HO-1基因后，DON导致了更大面积的炎性浸润，血清ALT、炎性因子的水平进一步升高，肝脏细胞中几乎观察不到自噬体。综上，HO-1可以缓解低剂量DON慢性暴露造成的肝脏损伤，并且该保护机制可能与自噬的调节有关。.为了研究HO-1通过调节自噬来缓解肝脏损伤的具体机制，我们用30 nM DON 干预Hepa 1-6细胞12小时，并在第1、3、6、9、12小时收取细胞。Western blot实验发现，自噬相关蛋白Beclin-1, LC3B (Ⅱ/Ⅰ), ATG5, ATG12的表达在干预后1小时和3小时明显升高，自噬底物蛋白p62明显减少；而凋亡相关蛋白Cleaved Caspase-3和Cleaved Caspase-7的表达在6小时后显著上升。HO-1过表达后，自噬持续时间延长，凋亡发生时间推后；而沉默HO-1基因后，我们发现自噬被抑制，凋亡发生时间提前。透射电镜结果与蛋白表达趋势一致。而细胞经CO预处理后，自噬在12小时内稳定增强，凋亡被抑制。. 综上所述，长期低剂量的DON暴露会造成肝脏轻微的炎性损伤，而HO-1可以通过释放的CO分子来增强细胞内自噬，抑制凋亡，从而减轻DON引起的肝脏损伤。该研究提示HO-1可以作为一个DON慢性暴露的潜在保护性靶点。