1,3-二氯-2-丙醇对小鼠脂质代谢的影响及机制研究

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氯丙醇是食品加工过程中产生的一类食品污染物。其中1,3-DCP(1,3-二氯-2-丙醇1,3-dichloro-2-propanol)是研究得最多和最常见的食品氯丙醇污染物之一。它是食品中的脂质与氯离子在加工、烹饪和贮藏过程中发生反应而形成的。1,3-DCP具有遗传毒性、致癌性、致畸性、生殖毒性、肝毒性、肾毒性、内分泌毒性、血细胞毒性和皮肤黏膜毒性。国内外对1,3-DCP毒性的研究,多是较高剂量下的毒性作用及机制研究,但是目前还没有研究其对脂质代谢的影响。近年来,脂质代谢与健康的关系越来越受到人们的重视。脂质代谢紊乱与2型糖尿病、肥胖、心血管疾病、代谢综合征、非酒精性脂肪性肝病和原发性肝细胞癌密切相关,严重威胁人类的健康。除了高脂肪的饮食,一些食品添加剂和食品污染物已被证明能诱导脂质代谢紊乱。因此,研究食品污染物对机体脂质代谢的影响及其机制尤为重要。本课题旨在未观察到损害作用的剂量(NOAEL)下研究1,3-DCP对小鼠脂质代谢的影响,在细胞水平进行验证并深入研究其机制,为1,3-DCP进一步毒理学评价提供理论依据。课题研究内容分为两部分:1、1,3-DCP对C57BL/6J小鼠脂质代谢的影响及机制研究;2、1,3-DCP对HepG2细胞脂质代谢的影响及机制研究。首先,考察1,3-DCP对C57BL/6J小鼠脂质代谢的影响及机制。C57BL/6J小鼠以0、0.1、0.5和1mg/Kg bw/day灌胃染毒4周,考察1,3-DCP对C57BL/6J小鼠脂质代谢的影响,观察指标为动物体重、脏器系数、血清甘油三酯(TG)、胆固醇(TC)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、肝脏组织TG、TC含量及肝脏组织、脂肪组织的病理变化;取肝脏组织裂解,提取总蛋白,采用Western blot考察1,3-DCP对单磷酸腺苷激活蛋白激酶(AMPK)、p-AMPK、乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、p-ACC、固醇调节元件结合蛋白1c(SREBP1c)、脂肪酸合酶(FAS)、羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(HMGCR)、过氧化物酶增殖体激活受体α(PPARα)、脂肪酸转移酶(FAT/CD36)蛋白表达的影响。结果显示,1,3-DCP显著提高C57BL/6J小鼠血清TG、TC和LDL-C含量,降低HDL-C含量,显著提高C57BL/6J小鼠肝脏组织TG、TC含量,肝脏组织切片脂肪滴聚积,脂肪系数增高,脂肪组织切片脂肪细胞体积显著增大;1,3-DCP显著抑制C57BL/6J小鼠AMPK、ACC的磷酸化,并显著提高脂质合成代谢关键蛋白FAT、SREBP1、HMGCR和FAS的表达。其次,利用HepG2细胞深入探究1,3-DCP对脂质代谢的影响及机制。考察1,3-DCP(0.5-2μg/mL)对HepG2细胞脂质代谢的影响,实验结果表明,1,3-DCP导致HepG2细胞TG、TC含量升高,油红O染色显示细胞内脂肪滴聚积,而棕榈酸钠(PA2μg/mL)对细胞中TG、TC含量无显著影响。进一步的研究考察1,3-DCP对HepG2细胞AMPK、cAMP依赖蛋白激酶(PKA)通路的影响,结果表明:1,3-DCP显著抑制环磷酸腺苷(cAMP)和肝激酶B1(LKB1)的表达和单磷酸腺苷(AMP)/三磷酸腺苷(ATP)、二磷酸腺苷(ADP)/ATP比值,1,3-DCP显著抑制了HepG2细胞AMPK的活性,1,3-DCP促进CD36、甘油三磷酸转乙酞酶(GPAT)、FAS、HMGCR、低密度脂蛋白受体(LDLR)、固醇辅酶A去饱和酶1(SCD1)、SREBP1c和SREBP2的表达,同时显著抑制激素敏感性脂肪酶(HSL)、ACC、肉碱棕榈酸转移酶I(CPT-1)、肝细胞核因子4α(HNF-4α)、PPARα、过氧化物酶体增殖活化受体γ辅助活化因子1α(PGC-1α)、NAD+依赖性去乙酰化酶(SIRT1)、cAMP应答元件结合蛋白(CREB)的活化;1,3-DCP抑制了PKA的磷酸化,通过PKA抑制CREB、HSL的磷酸化和PGC-1α的表达而控制线粒体的生成及脂质氧化代谢;1,3-DCP对细胞内钙通路无显著影响。综上所述,本研究发现了1,3-DCP在NOAEL下具有导致小鼠脂质代谢紊乱的作用,该作用是通过抑制AMPK和PKA信号通路实现的。本研究将为1,3-DCP进一步毒理学评价提供理论依据。
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