玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEA)是一种由镰刀菌属真菌产生的毒素,广泛存在于玉米、小麦、花生等食品中,是最为常见的污染物之一。它可随食物被人体吸收,具有生殖毒性、肝脏毒性及致畸作用,对人类健康造成重大危害。紫堇灵(Corynoline)是一种从中药紫堇中分离出来的异喹啉生物碱,具有抗炎、抗菌和抗氧化等生物学特性,对四氯化碳、硫代乙酰胺及对乙酰氨基酚所致的小鼠肝损伤可起到保护作用。目前证实玉米赤霉烯酮可通过氧化应激、细胞凋亡、细胞自噬等诱导肝损伤,但铁死亡是否在玉米赤霉烯酮诱导的肝损伤中发挥作用及紫堇灵能否对玉米赤霉烯酮诱导的肝损伤起到缓解作用尚不清楚。本研究以小鼠肝细胞和肝组织为研究模型,揭示玉米赤霉烯酮诱导肝损伤的机制,探讨铁死亡与肝损伤的关系,明确紫堇灵对玉米赤霉烯酮诱导小鼠肝损伤的保护作用。一、玉米赤霉烯酮诱导小鼠肝组织铁死亡的作用机制研究利用玉米赤霉烯酮刺激小鼠肝损伤模型。检测了肝组织病理变化、小鼠转氨酶(ALT和AST)水平、炎性因子(TNF-α和IL-1β)含量、铁死亡相关因子(GSH、GPX4、x CT、ATP、MDA和Fe~(2+)),并分析了核因子红细胞2相关因子(Nrf2)信号通路。结果表明,与对照组相比,随着玉米赤霉烯酮浓度的升高(10、20、40 mg/kg),出现了剂量依赖性肝组织病理性损伤,血清转氨酶含量升高,肝组织炎性因子含量升高,表明玉米赤霉烯酮可导致小鼠肝组织损伤。检测小鼠肝组织铁死亡相关因子,结果显示玉米赤霉烯酮作用下肝组织的GSH、GPX4、x CTHandshake antibiotic stewardship、ATP含量下降,MDA和Fe~(2+)含量升高。分析铁死亡相关信号通路,发现玉米赤霉烯酮可降低肝组织Nrf2和血红素加氧酶-1(HO-1)表达水平。在Nrf2缺陷小鼠中,还可导致更为严重的肝组织损伤和铁死亡。表明玉米赤霉烯酮可通过抑制Nrf2/GPX4通路诱导肝组织损伤和铁死亡。添加铁死亡抑制剂Fer-1后检测小鼠肝组织相关指标,发现Fer-1可抑制玉米赤霉烯酮诱导的肝组织病理变化、炎性反应及铁死亡相关因子的表达,表明抑制铁死亡可以降低玉米赤霉烯酮诱导的肝组织损伤。二、紫堇灵对玉米赤霉烯酮诱导小鼠肝细胞损伤的保护作用研究以小鼠肝细胞系AML-12为模型,紫堇灵为研究对象,观察超微形态学,检测了细胞活力、炎性因子、铁死亡相关因子、ROS、线粒体膜电位、凋亡及自噬相关蛋白,并分析了Nrf2信号通路,观察其对玉米赤霉烯酮诱导肝细胞损伤的保护作用及机制。结果显示,紫堇灵(2、4、8μM)可呈剂量依赖性逆转玉米赤霉烯酮(40μM)对小鼠肝细胞活性的抑制作用,下调炎性因子水平,提示紫堇灵可以保护玉米赤霉烯酮诱导的ABT-199分子量肝细胞损伤。在玉米赤霉烯酮的作用下,小鼠肝细胞中与凋亡相关的caspase 3、p53蛋白及与自噬相关的beclin1、p62蛋白的表达升高了,但在加入紫堇灵后,这些蛋白未见明显变化,提示紫堇灵对玉米赤霉烯酮诱导的肝细胞凋亡和肝细胞自噬未见明显影响。线粒体电镜观察到,紫堇灵可以减轻玉米赤霉烯酮导致的线粒体体积缩小。JC-1检测线粒体膜电位结果显示,紫堇灵可以减轻玉米赤霉烯酮导致的线粒体膜电位下降。同时紫堇灵可抑制玉米赤霉烯酮诱导的MDA和ROS的产生,上调GPX4和x CT的表达,表明紫堇灵可减轻玉米赤霉烯酮诱导的铁死亡。紫堇灵还可上调Nrf2和HO-1蛋白的表达,在用si RNA敲低肝细胞Nrf2基因后,紫堇灵对玉米赤霉烯酮诱导肝细胞铁死亡的保护作用减弱,进一步表明紫堇灵可通过激活Nrf2信号通路,抑制铁死亡,保护玉米赤霉烯酮诱导的肝细胞损伤。三、紫堇灵对玉米赤霉烯酮诱导小鼠肝组织损伤的保护效果利用玉米赤霉烯酮诱导小鼠肝组织损伤模型,分析紫堇灵的保护作用。检测了肝组织病理变化、血清转氨酶水平、肝组织炎性因子含量、铁死亡相关因子,并分析了Nrf2和NF-κB信号通路。结果表明,紫堇灵(15、30、60 mg/kg)可呈剂量依赖性地减轻玉米赤霉烯酮诱导的小鼠肝组织病理损伤、降低血清转氨酶含量、肝组织炎性因子含量,抑制玉米赤霉烯酮诱导的肝组织铁死亡,上调Nrf2信号通路、抑制NF-κB信号通路。而用SIRT1抑制剂EX527(SIRT1是Nrf2信号通路的上游分子)干预后,紫堇灵对肝组织病理改变、铁死亡相关因子、炎性因子的作用减弱。利用Nrf2敲除小鼠模型,检测上述指标,结果表明,紫堇灵对玉米赤霉烯酮诱导肝组织铁死亡和肝损伤的保护作用减弱。进一步在体内实验验证,紫堇灵可通过上调Nrf2信号通路,抑制铁死亡,来保护玉米赤霉烯酮诱导的肝组织损伤。综上所述,玉米赤霉烯酮通过抑制Nrf2/GPX4通路诱导肝细胞和肝组织铁死亡,造成肝损伤。紫堇灵可调控Nrf2/GPX4通路,通过system XC-途径、脂代谢途径、铁代谢途径,抑制玉米赤霉烯酮诱导的铁死亡,起到selleck化学保护肝损伤的作用。该研究结果为防治玉米赤霉烯酮诱导的肝损伤提供一定的理论依据和实验数据。