全氟壬酸暴露对大鼠肝脏糖代谢的影响及其作用机制研究

全氟化合物（PFCs）是一种新型持久性有机污染物，具有生物蓄积性及生物毒性。研究表明，人类血清中PFCs水平与高血糖症及胰岛素抵抗正相关，但其对肝脏糖代谢的具体影响及作用机制尚不清楚。本研究拟以环境浓度逐年增加而毒性研究尚未深入开展的全氟壬酸（PFNA）为研究对象，以SD大鼠为实验动物，采用低剂量急、慢性暴露方式，结合整体和离体实验，从宏观的毒性终点效应到微观的基因、蛋白表达变化多层次、系统地阐明以下科学问题：① PFNA暴露对肝脏糖代谢的具体影响，确定时间-剂量-效应关系。② PFNA暴露对肝细胞中直接调节糖代谢的胰岛素信号通路和间接调节糖代谢的其他因素的影响。③ 比较不同暴露方式下PFNA调节肝细胞糖代谢的具体途径、关键因素及敏感效应因子。研究结果有助于阐明低浓度PFNA对肝脏糖代谢的影响及其作用机制 ，揭示其潜在的糖尿病致病性，为正确评估环境中该类化合物对人体健康的影响提供科学依据。

本研究以雄性SD大鼠为实验动物通过体内、体外实验相结合从个体水平、生理生化水平、分子水平上探讨环境中的持久性有机污染物全氟壬酸（PFNA）暴露对大鼠肝细胞糖代谢的影响及其作用机制。主要结果如下：.（1）体内试验：PFNA暴露导致大鼠血糖升高，血脂下降、肝损伤相关酶活性增加、炎性因子增加。肝糖原合成增加，肝细胞中糖代谢相关的基因表达发生变化，如6-磷酸葡萄糖(G6PC)及葡萄糖转运载体2(GLUT2)基因表达上调，葡萄糖激酶(GCK)和磷脂酰肌醇激酶催化亚单位(PI3Kca)基因表达下调。在5 mg/kg/d 的PFNA处理的大鼠肝细胞中胰岛素信号通路相关蛋白如磷酸化的胰岛素受体1 (IRS1)、磷酸化的AKT和磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1(PDK1) 的表达下调，而糖原合成激酶3β (GSK3β)在 Ser 9 位点的磷酸化水平显著增加，解释了肝脏糖原含量的增加。PFNA还导致肝细胞中过氧化氢和丙二醛 的含量显著增加，表明肝细胞中发生氧化应激。氧化应激能通过激活应激信号通路增加IRS分子的Ser/Thr磷酸化位点改变，IRS分子磷酸化位点的改变导致蛋白降解，影响其被酪氨酸磷酸化，不能正常激活PI3K和其下游AKT信号通路，致使胰岛素信号通路受到抑制，导致肝脏细胞糖原合成激酶增加在Ser 9 位点的磷酸化，使得肝糖原合成增加。PFNA暴露导致大鼠肝脏脂类累积增加，脂质代谢及合成的基因表达发生变化，如脂代谢相关基因过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶(ACOX) 和细胞色素P450 4A1（CYP4A1）表达量显著上调，参与胆固醇合成的重要基因（SREBP-1）的表达也显著上调。.（2）体外试验：低剂量PFNA暴露增强大鼠肝细胞活性，高剂量PFNA抑制肝细胞活性。肝脏库否氏细胞（KC）对高剂量PFNA的敏感性弱于肝细胞。PFNA暴露对单独培养的肝细胞、与KC共培养的肝细胞产生的AST、ALT的活性无显著影响。PFNA暴露改变大鼠肝细胞中脂代谢相关基因的表达，增强KC细胞中炎性细胞因子的基因表达。.结论： PFNA暴露可通过调控肝脏糖代谢相关基因的表达和抑制胰岛素信号通路增加大鼠血糖和肝脏糖原的含量；PFNA暴露导致KC细胞分泌炎性因子增加，炎性因子参与调控肝细胞脂质代谢。PFNA暴露也可通过产生氧化应激干扰肝脏糖代谢过程。