线粒体呼吸链电子漏在氯化镍诱导人肺成纤维细胞恶性转化中的作用及产生机制研究

镍化合物引起的呼吸道肿瘤一直是职业卫生领域研究的热点，但其特异性机制目前尚不明确。呼吸链电子漏增加造成的自由基损伤和缺氧信号通路激活参与了细胞的恶性转化过程。我们前期研究发现镍暴露会引起细胞呼吸链电子漏水平升高。以此为切入点，本项目拟建立氯化镍多次暴露致肺成纤维细胞恶性转化模型，检测细胞转化过程中，呼吸链电子漏程度增加、ROS水平升高以及氧化磷酸抑制的程度，明确它们同细胞恶性转化的关系；评价镍暴露后，镍离子在线粒体呼吸链中的定位、呼吸链复合体III结构功能状态、呼吸链超分子复合物的构成比和稳定性、以及FeS蛋白的组装等方面的变化，阐明镍引起呼吸链电子漏增加的机制。通过研究，有望明确镍作用细胞的靶点和机制，及其引起的电子漏增加在镍致细胞恶性转化中的作用，为探寻镍致癌的特异性预防措施提供新的实验依据。

重金属元素镍（Nickel），由于其在工业中的广泛应用，在生产与使用过程中常造成职业暴露，引起职业人群的健康危害。镍被机体摄入后，可分布于多个脏器，引起多器官毒性，包括肺毒性、肾毒性、肝毒性、生殖毒性以及神经毒性。镍暴露引起的氧化应激被认为是镍多器官毒性的重要原因。本项目以镍暴露引起细胞呼吸链电子漏水平升高为切入点，通过检测镍暴露引起的线粒体氧化损伤、细胞能量代谢障碍以及FeS蛋白的组装等方面的变化，探讨镍引起的呼吸链电子漏增加在镍毒性效应中的机制。.本项目的研究按照任务书的计划，完成了研究任务，实现的既定目标。主要发现发现包括：1. 在氯化镍(NiCl2)反复暴露致肺成纤维细胞恶性转化过程中，检测细胞能量代谢状态改变及自由基水平，发现ATP含量，氧耗率下降；而乳酸含量、已糖脱氢酶活性升；细胞的氧自由基水平（ROS）、超氧阴离子水平（O2-）升高，而超氧化物歧化酶（SOD）的活性降低。该研究结果提示：镍引起的呼吸链电子漏可能参与了镍引起的致肺细胞恶性转化作用。2.以昆明小鼠经口暴露NiCl2为实验模型，利用Morris水迷宫和旷场实验评价镍对动物神经行为学的影响，明确镍对小鼠神经毒性效应的规律；在小鼠出现神经行为学改变的镍暴露条件下，小鼠大脑皮层组织中检测到明显的镍元素蓄积，且线粒体功能出现障碍，包括有氧代谢抑制、自由基水平升高以及含FeS能量代谢酶失活；暴露24小时，随着镍元素的排泄，小鼠皮层组织中的线粒体功能基本恢复。该研究结果提示，镍可能加剧了线粒体呼吸链电子漏，表现为有氧代谢抑制及氧化应激水平升高，这可能是镍表现出神经毒性的重要原因。3.研究发现NiCl2暴露引起Neuro2a细胞HIF-1α蓄积、miRNA210高表达以及ISCU表达下调；在未暴露镍的细胞中，上调miRNA210的表达，出现FeS能量代谢酶活性下降及线粒体功能障碍；在暴露镍的细胞中，抑制miRNA210的表达，一定程度上缓解镍引起的FeS能量代谢酶活性下降及线粒体功能障碍；在引起小鼠神经行为学异常的镍暴露条件下，检测到小鼠皮层组织中的HIF-1α蓄积、miRNA210高表达以及ISCU表达下调。该研究结果提示，镍暴露引起HIF-1α-miRNA210-ISCU“调控轴”激活，由此造成的FeS合成抑制，FeS能量代谢酶失活可能是镍引起线粒体功能障碍的分子基础。.本项目的研究结果分别发表在SC