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MTF-1调控的金属稳态在镉致鸡肝损伤中的作用及分子机制

批准号:
32102739
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
张丛
依托单位:
学科分类:
临床兽医学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
张丛

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
镉是环境中广泛存在的重金属污染物,主要在肝脏中蓄积并发挥毒性效应。金属元素稳态平衡是肝脏发挥功能的物质基础,金属元素稳态失衡会导致肝损伤。MTF-1作为机体中唯一的金属转录调控因子,在金属元素稳态调控中发挥重要作用。然而MTF-1介导的金属元素稳态调控在环境剂量镉致肝脏损伤中的作用及分子机制仍不清楚。本项目以前期发现的镉导致鸡肝脏金属元素紊乱的现象为依据,以鸡肝脏和原代鸡肝细胞为研究对象,并建立MTF-1基因敲除和过表达原代鸡肝细胞模型,检测肝脏与肝细胞损伤、金属含量及价态、MTF-1信号传导通路、MTF-1对金属转运/结合基因启动子活性的调控等。从机体-器官-细胞-金属元素四个层次,揭示金属元素稳态失衡在镉致鸡肝损伤中的作用及MTF-1调控的金属元素稳态在镉致鸡肝脏损伤中的分子机制。本项目从新的视角揭示环境剂量镉的肝毒性机制,为镉毒性的防治提供新靶点,并为比较医学提供借鉴。
英文摘要
Cadmium, a widespread heavy metal pollutant, mainly accumulates in liver and exerts its toxic effect. Metal homeostasis is necessary to maintain liver function. Metal homeostasis disorder can cause liver damage. MTF-1 is the metal transcriptional factor that plays an important role in regulating metal homeostasis. However, the mechanism of environmental-dose cadmium-induced metal homeostasis disorder remains unclear. In this project, based on the former investigation of cadmium-induced hepatic metal homeostasis disorder, we choose chicken livers and primary hepatocytes as experimental objects. MTF-1 gene knockout and overexpression hepatocytes model are built. Liver damage, metal content and valence, MTF-1 signaling pathway-related molecules and MTF-1mediated metal transport/binding gene promoter activity are detected in this study. This study will clarify the relevance and molecular mechanism of MTF-1 mediated metal homeostasis regulation in environmental-dose cadmium-induced hepatotoxicity at organism-organ-cell-metal element four levels. These results provide a new target for the prevention of cadmium-induced hepatotoxicity and the reference for further research in the comparative medicine.
镉是环境中广泛存在的重金属污染物,主要在肝脏中蓄积并发挥毒性效应。金属元素稳态平衡是肝脏发挥功能的物质基础,金属元素稳态失衡会导致肝损伤。MTF-1作为机体中唯一的金属转录调控因子,在金属元素稳态调控中发挥重要作用。然而MTF-1介导的金属元素稳态调控在环境剂量镉致肝脏损伤中的作用及分子机制仍不清楚。本项目通过体内毒性试验发现镉暴露可抑制动物生长发育,增加胆红素和转氨酶活性,破坏肝细胞显微和超微结构,导致肝脏功能下降,发挥肝脏毒性;通过ICP-MS检测鸡肝金属含量发现镉暴露增加鸡肝脏中有毒金属含量,降低肝脏必需金属含量,导致肝脏镉蓄积;Western blot、qRT-PCR和转录组学分析发现,镉暴露干扰MTF-1表达及其下游钠、钾、钙、镁、铜、铁、锌及二价金属转运体和MT表达,扰乱肝脏元素稳态平衡进一步加剧肝脏损伤,表明镉致鸡肝脏金属元素稳态失衡与肝脏损伤之间具有密切的相关性。随后建立体外镉暴露肝细胞模型和MTF-1基因干预模型,发现镉暴露可降低细胞活性,增加胞外LDH、AST和ALT活性,破坏细胞氧化平衡,诱导细胞凋亡。镉暴露干扰MTF1-MTs-金属转运体轴,增加细胞中镉、铁和锰含量,降低铜和锌含量,诱导细胞金属稳态失衡。进一步干预MTF-1基因后,siMTF1可加剧镉暴露诱导的肝细胞结构和功能的损伤,改变锌、铁、铜、二价金属转运体和MT表达,加剧镉诱导的肝细胞金属稳态失衡,表明镉暴露通过调控MTF1-MTs轴介导肝脏金属稳态失衡,导致肝细胞结构和功能损伤。同时本研究的结果可为比较医学和公共卫生安全评价提供参考依据。依靠本研究筛选出的分子靶点也可为防止其他重金属肝毒性提供借鉴意义,为我国养殖业挽回巨大的经济损失和社会效益。
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