细胞骨架相关的微囊藻毒素毒性机理研究

近些年来，我国的许多湖泊、河流频频暴发蓝藻水华，严重地威胁了人民的健康。因此蓝藻毒素尤其是微囊藻毒素的毒性机理研究得到了广泛的关注，目前发现蛋白磷酸酶活性抑制、氧化应激和细胞凋亡等构成了微囊藻毒素主要的毒性机理。在以往的研究中还发现微囊藻毒素能破坏细胞骨架，但对参与其中的机理缺乏系统的研究。在前期参与的蛋白质组学研究中发现微囊藻毒素能诱导许多骨架相关蛋白的表达水平发生改变。因此，我们计划从中选取重要的骨架相关蛋白，探讨微囊藻毒素对它们的表达水平和/或磷酸化水平的影响，以及这些骨架相关蛋白对细胞骨架、细胞活力、细胞周期和细胞凋亡的影响，并通过骨架反应判断微囊藻毒素毒性的细胞选择性，以期最终明确完整的细胞骨架相关的微囊藻毒素毒性机理。研究结果将进一步完善对微囊藻毒素毒性机理的认识。

以往的研究发现MC-LR能破坏肝细胞结构，而这种肝损伤并非改变细胞膜通透性，而是对细胞骨架产生影响。但MC-LR破坏细胞骨架的机理并不清楚。本项目以正常人肝细胞来源的HL7702作为研究对象，选取十余个重要骨架相关蛋白，对它们的表达和/或磷酸化水平进行检测，并深入研究它们对细胞骨架、细胞活力、细胞周期和细胞凋亡的影响及涉及的信号通路。研究发现：10μM MC-LR暴露能引起细胞增殖抑制、细胞周期阻滞和细胞凋亡；微丝和中间纤维发生重排，但微管无明显改变；骨架相关基因的转录和翻译水平无明显改变，但K8/18、Vimentin、Ezrin和VASP蛋白的磷酸化水平显著升高；MAPK信号通路被磷酸化激活；P38和ERK在骨架相关蛋白过磷酸化中发挥了重要作用。本项目最重要也是最具创新性的成果是发现了MAPK信号通路中的P38和ERK介导了MC-LR诱导的肝细胞微丝相关蛋白和中间纤维蛋白的过磷酸化，进而引起微丝和中间纤维的重排，并最终导致细胞周期阻滞和细胞凋亡。项目科学意义在于发现了MC-LR破坏细胞骨架的信号通路，并勾绘了细胞骨架相关的MC-LR毒性机理图。