AbMole 砷暴露誘導(dǎo)的肝胰島素抵抗與鐵死亡：實驗結(jié)果深度解析

AbMole|砷暴露誘導(dǎo)的肝胰島素抵抗與鐵死亡：實驗結(jié)果深度解析砷是一種廣泛存在于自然環(huán)境中的有毒元素，其長期暴露與多種健康問題緊密相關(guān)，其中包括肝胰島素抵抗（IR）和鐵死亡（ferroptosis）。來自大連醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院職業(yè)與環(huán)境衛(wèi)生系的JingyuanZhang,JinweiSong,ShuangLiu等多名研究人員發(fā)表了題為《m6Amethylation-mediatedPGC-1αcontributestoferroptosisviaregulatingGSTK1inarsenic-inducedhepaticinsulinresistance》的研究成果。在該文章中，研究人員使用了ActinomycinD放線菌素D（AbMole，M4881）。為了深入探究砷暴露誘導(dǎo)這些病理生理過程的分子機制，研究人員進(jìn)行了一系列精心設(shè)計的實驗，揭示了過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α（PGC-1α）在其中的關(guān)鍵作用，并闡明了N6-甲基腺苷（m6A）甲基化對PGC-1α表達(dá)的調(diào)控作用。研究團(tuán)隊首先利用Sprague-Dawley雄性大鼠作為動物模型，通過口服給予不同劑量的亞砷酸鈉（NaAsO2）來模擬砷暴露環(huán)境，成功建立了肝胰島素抵抗模型。同時，在人胎肝細(xì)胞（L-02）中進(jìn)行體外實驗，以進(jìn)一步驗證砷對細(xì)胞功能的影響。實驗方法涵蓋了蛋白質(zhì)印跡、質(zhì)譜分析、RNA免疫沉淀（RIP）、染色質(zhì)免疫沉淀（ChIP）、實時定量PCR、瞬時轉(zhuǎn)染以及多種生物標(biāo)志物測量等先進(jìn)技術(shù)，確保了研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。實驗結(jié)果顯示，NaAsO2暴露顯著降低了大鼠肝臟中磷酸化AKT和GSK3β的水平，這是胰島素信號傳導(dǎo)通路中的關(guān)鍵分子，其下調(diào)表明胰島素敏感性受損，即肝胰島素抵抗的發(fā)生。同時，糖異生相關(guān)基因如磷酸烯醇丙酮酸羧激酶（PEPCK）和葡萄糖-6-磷酸酶（G6Pase）的表達(dá)增加，而糖原合成相關(guān)基因糖原合成酶2（GYS2）的表達(dá)減少，進(jìn)一步證實了肝胰島素抵抗的存在。圖1.\o"LearnmoreaboutFerroptosisfromScienceDirect'sAI-generatedTopicPages"亞\o"LearnmoreaboutsodiumarsenitefromScienceDirect'sAI-generatedTopicPages"砷酸鈉（NaAsO2）誘導(dǎo)的肝胰島素抵抗（IR）。在鐵死亡方面，NaAsO2暴露導(dǎo)致谷胱甘肽過氧化物酶4（GPX4）表達(dá)下調(diào)，而?；o酶A合成酶長鏈家族成員4（ACLS4）表達(dá)上調(diào)。GPX4是抗氧化防御系統(tǒng)的重要組成部分，其下調(diào)會導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化物積累，從而促進(jìn)鐵死亡。此外，肝臟和血清中鐵含量增加，谷胱甘肽（GSH）和總超氧化物歧化酶（T-SOD）水平下降，而丙二醛（MDA）含量增加，這些都是鐵死亡的典型特征。圖2.過氧化物酶體增殖物γ激活受體共激活因子1-α（PGC-1α）參與NaAsO2-誘導(dǎo)的肝臟IR和\o"LearnmoreaboutferroptosisfromScienceDirect'sAI-generatedTopicPages"鐵死亡。實驗發(fā)現(xiàn)，NaAsO2暴露導(dǎo)致大鼠肝臟中PGC-1α蛋白和基因表達(dá)顯著下降。PGC-1α是一種重要的轉(zhuǎn)錄共激活因子，參與線粒體生物發(fā)生、葡萄糖代謝和氧化還原穩(wěn)態(tài)的調(diào)控。為了探究PGC-1α在砷誘導(dǎo)的肝胰島素抵抗和鐵死亡中的作用，研究人員通過過表達(dá)PGC-1α進(jìn)行了干預(yù)實驗。結(jié)果顯示，PGC-1α過表達(dá)能夠逆轉(zhuǎn)NaAsO2誘導(dǎo)的AKT和GSK3β磷酸化水平下降以及葡萄糖攝取減少，從而改善肝胰島素抵抗。同時，PGC-1α過表達(dá)還能逆轉(zhuǎn)GPX4表達(dá)下降和ACLS4表達(dá)上調(diào)，降低Fe2?和脂質(zhì)ROS水平，從而抑制鐵死亡。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，PGC-1α對鐵死亡的調(diào)控作用是通過谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶κ1（GSTK1）實現(xiàn)的。NaAsO2暴露導(dǎo)致大鼠肝臟中GSTK1表達(dá)下降，而PGC-1α過表達(dá)能夠逆轉(zhuǎn)這一變化。此外，GSTK1過表達(dá)本身并不影響PGC-1α的表達(dá)，但能夠逆轉(zhuǎn)NaAsO2誘導(dǎo)的GPX4表達(dá)下降和ACLS4表達(dá)上調(diào)，降低Fe2?和脂質(zhì)ROS水平，從而抑制鐵死亡。這表明PGC-1α通過上調(diào)GSTK1表達(dá)來發(fā)揮其抗鐵死亡作用。為了揭示PGC-1α表達(dá)下降的分子機制，研究人員進(jìn)一步探索了m6A甲基化在其中的作用。實驗結(jié)果顯示，NaAsO2暴露導(dǎo)致大鼠肝臟和細(xì)胞中m6A甲基化水平顯著上升。通過敲低甲基轉(zhuǎn)移酶樣蛋白14（METTL14）和YTH結(jié)構(gòu)域家族蛋白2（YTHDF2）的表達(dá)，研究人員發(fā)現(xiàn)PGC-1α的表達(dá)得到恢復(fù)，這表明m6A甲基化在PGC-1α表達(dá)調(diào)控中發(fā)揮著重要作用。進(jìn)一步的分析顯示，METTL14和YTHDF2敲低能夠延長PGC-1αmRNA的半衰期，從而增加其穩(wěn)定性。綜上所述，本研究揭示了PGC-1α在砷誘導(dǎo)的肝胰島素抵抗和鐵死亡中的關(guān)鍵作用，并闡明了m6A甲基化對PGC-1α表達(dá)