乐果暴露致小鼠骨骼肌氧化损伤及N-乙酰半胱氨酸保护作用的研究

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乐果是目前最为常见有机磷农药之一,一旦进入机体后,可引起多种组织和器官的损伤。氧化应激是有机磷农药中毒的一个重要机制。目前,有机磷农药中毒仍是全世界关注的公共问题,由于乐果为脂溶性物质,可经无损的皮肤进入机体,对机体造成损伤,但其经皮肤暴露对机体造成损害尚未有研究。骨骼肌是体内数量最多的组织,具有支持机体运动、姿势维持以及适应代谢的作用。N-乙酰半胱氨酸(N-Acetyl-L-cysteine,NAC)作为一种常见的巯基供给体,具有抗氧化、抗炎症、抗凋亡的作用,在临床上已经有了广泛的应用。本试验从体内和体外研究乐果对骨骼肌细胞氧化损伤及凋亡的影响及N-乙酰半胱氨酸的保护作用,为进一步揭示乐果的肌肉毒性,为乐果接触人群和动物的安全防护提供理论依据。1.乐果致C2C12细胞氧化损伤的研究为探究乐果对C2C12细胞氧化应激和凋亡的影响,用不同浓度乐果处理C2C12细胞24h,用CCK-8法、实时无标记细胞分析技术(RTCA)检测细胞活率,免疫荧光法观察细胞核和细胞骨架形态,透射电子显微镜观察细胞超微结构,试剂盒检测MDA含量及抗氧化酶SOD、GSH-Px、CAT的活力,Westren Blot检测凋亡相关蛋白的表达。结果显示:与对照组相比,0.6 mM乐果作用细胞24 h能极显著降低细胞存活率(P<0.01);细胞核及细胞超微结构的损伤呈剂量依赖性;随着乐果浓度增加,MDA的含量显著或极显著上升(P<0.05或P<0.01),SOD、GSH-Px、CAT活力显著或极显著下降(P<0.05或P<0.01);乐果处理组Bax/Bcl-2的比值显著或极显著升高(P<0.05或P<0.01),Cleaved-caspase-3和Cleaved-caspase-9蛋白的表达量显著或极显著升高(P<0.05或P<0.01)。结果表明:乐果影响C2C12细胞的增殖,对细胞形态和超微结构产生损伤,诱导C2C12细胞发生氧化应激,促进细胞凋亡。2.N-乙酰半胱氨酸在乐果致C2C12细胞氧化损伤中的保护作用为探究NAC在乐果致C2C12细胞氧化损伤中的保护作用,本研究通过0.6 mM乐果与0.4 mMNAC单独或共处理细胞,用CCK-8法、RTCA检测细胞活率,免疫荧光法观察细胞核和细胞骨架形态,透射电子显微镜观察细胞超微结构,试剂盒检测MDA含量及抗氧化酶SOD、GSH-Px、CAT的活力,Westren Blot检测凋亡相关蛋白的表达。结果显示:与乐果组相比,乐果与NAC共处理组细胞存活率显著上升(P<0.05);细胞核和线粒体的损伤有所缓解;MDA的含量极显著下降(P<0.01),SOD、GSH-Px、CAT 活力显著上升(P<0.05);Bax/Bcl-2 的比值极显著下降(P<0.01),Cleaved-caspase-3和Cleaved-caspase-9蛋白表达量显著下降(P<0.05)。结果表明:NAC可减轻乐果引起的C2C12细胞损伤程度,恢复细胞的增殖活性及结构,缓解乐果引起的细胞氧化损伤和细胞凋亡。3.乐果致小鼠骨骼肌氧化损伤的研究用体内试验进一步验证乐果致小鼠骨骼肌氧化损伤,将32只雄性Balb/c小鼠适应饲养1周后称重随机分为四组,剃除背毛并每天定时涂抹0.1 mL左右(根据小鼠体重而定)的生理盐水或低、中、高剂量(分别为20、50、100 mg/kg)的乐果溶液,每日一次,连续15周。每周记录小鼠体重、饮水量和采食量。试验结束后,禁食12 h,摘除眼球采血制备血清;剖检分离小鼠四肢,剔除脂肪、筋膜和骨头,收集骨骼肌。一部分保存于-80℃冰箱,一部分用4%多聚甲醛固定液固定,另一部分用2.5%戊二醛固定液固定。用气相色谱法检测骨骼肌中乐果含量,生化仪测定血清肌酸激酶(CK)和乳酸脱氢酶(LDH)活性,石蜡切片观察骨骼肌组织学变化,透射电镜观察骨骼肌超微结构变化,试剂盒检测骨骼肌相关抗氧化指标,Westren Blot检测骨骼肌凋亡相关蛋白的表达。结果显示:与对照组相比,乐果处理组的体重、日粮摄入量及饮水量无显著性差异(P>0.05);对照组骨骼肌中无乐果残留,而乐果处理组乐果含量呈剂量依赖性增加;与对照组相比,随着乐果剂量增加,小鼠血清CK活性显著上升(P<0.05);血清LDH活性无显著性差异(P>0.05);石蜡切片结果未见明显病变;超微结构显示乐果处理组细胞核皱缩、变形,线粒体嵴断裂、模糊,甚至消失,大量线粒体呈空泡化;MDA含量的极显著上升(P<0.01),SOD、GSH-Px、CAT的活力显著或极显著下降(P<0.05或P<0.01);乐果处理组Bax/Bcl-2的比值显著或极显著升高(P<0.05或P<0.01),Cleaved-caspase-3和Cleaved-caspase-9蛋白表达量显著或极显著升高(P<0.05或P<0.01)。结果表明:乐果能经皮肤暴露在小鼠骨骼肌中残留,并造成骨骼肌氧化损伤及细胞凋亡。4.N-乙酰半胱氨酸在乐果致小鼠骨骼肌氧化损伤中的保护作用用体内试验进一步验证NAC在乐果致小鼠骨骼肌氧化损伤中的作用,将32只龄雄性Balb/c小鼠饲养1周后剃除背毛随机分为四组:对照组:每天在背部涂抹一次0.1 mL左右(根据小鼠体重而定)的生理盐水,自由饮用普通水。乐果组:每天在背部涂抹一次100 mg/kg剂量的乐果溶液,自由饮用普通水。乐果+NAC组:每天在背部涂抹一次100 mg/kg剂量的乐果溶液,自由饮用NAC水;NAC组:每天在背部涂抹一次0.1 mL左右(根据小鼠体重而定)的生理盐水,自由饮用NAC水,连续15周。每周记录小鼠体重、饮水量和采食量。试验结束后,禁食12h,摘除眼球采血制备血清;剖检分离小鼠四肢,剔除脂肪、筋膜和骨头,收集骨骼肌。一部分保存于-80℃冰箱,一部分用4%多聚甲醛固定液固定,另一部分用2.5%戊二醛固定液固定。用气相色谱法检测骨骼肌中乐果含量,生化仪测定血清CK和LDH活性,石蜡切片观察骨骼肌组织学变化,透射电镜观察骨骼肌超微结构变化,试剂盒检测骨骼肌相关抗氧化指标,Westren Blot检测骨骼肌凋亡相关蛋白的表达。结果显示:乐果+NAC组与乐果组相比,体重、日粮摄入量及饮水量无显著性差异(P>0.05);骨骼肌中乐果含量无显著性差异(P>0.05);血清CK活性显著下降(P<0.05),血清LDH活性无明显变化;石蜡切片结果未见明显病变;超微结构显示细胞核皱缩有所缓解,线粒体形态结构基本正常;MDA含量极显著下降(P<0.01),SOD、GSH-Px、CAT的活力显著或极显著上升(P<0.05 或P<0.01);Bax/Bcl-2 的比值极显著下降(P<0.01),Cleaved-caspase-3和Cleaved-caspase-9蛋白表达量显著下降(P<0.05)。结果表明:NAC可以缓解乐果造成的骨骼肌氧化损伤及凋亡。
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