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噻菌灵诱导大鼠肝细胞凋亡的研究

期刊:Toxicology in VitroDOI:10.1016/j.tiv.2015.12.018

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的学术报告:


研究作者与发表信息

该研究由Marilyne Séïde、Michel Marion、Mircea Alexandru Mateescu和Diana A. Averill-Bates等人共同完成,研究团队来自加拿大蒙特利尔魁北克大学的化学系、生物科学系、环境毒理学研究中心以及生物医学研究中心。研究论文发表在2016年的《Toxicology in Vitro》期刊上,具体发表日期为2016年3月25日。

学术背景

该研究的主要科学领域是毒理学,特别是药物和环境污染物对肝脏细胞的毒性作用。研究背景是许多药物和环境污染物会引起肝毒性,导致严重的肝脏疾病,这已成为一个重要的公共卫生问题。硫苯咪唑(thiabendazole)是一种广泛使用的抗寄生虫和抗真菌药物,同时也用作水果和蔬菜的防腐剂。尽管硫苯咪唑被认为急性毒性较低,但有报道称其可能导致严重的肝损伤,甚至肝衰竭。因此,研究旨在探讨硫苯咪唑对大鼠肝细胞凋亡和代谢变化的影响,以进一步理解其毒性机制。

研究流程

研究分为多个步骤,详细流程如下:

  1. 肝细胞分离与培养
    从雄性Sprague Dawley大鼠(体重150-250克)中分离肝细胞,采用两步灌注技术。细胞活力通过流式细胞术检测,使用碘化丙啶(PI)染色。肝细胞在37°C条件下暴露于不同浓度的硫苯咪唑(100-500 μM)1至48小时,每24小时更换培养基和药物。

  2. 凋亡与坏死分析
    肝细胞暴露于硫苯咪唑24小时后,使用荧光探针Hoechst 33258和PI标记。通过荧光显微镜观察细胞,并手动计数凋亡、坏死和存活细胞的数量。每个培养皿至少计数200个细胞,数据表示为相对于总细胞的百分比。

  3. 乳酸脱氢酶(LDH)释放检测
    肝细胞暴露于硫苯咪唑24和48小时后,检测培养基中LDH的释放量。LDH浓度通过分光光度法测定,使用6.25 M·L⁻¹·cm⁻¹的消光系数。

  4. 线粒体膜电位(ΔΨm)检测
    肝细胞暴露于硫苯咪唑1小时后,使用罗丹明123标记线粒体膜电位,PI标记坏死细胞。通过流式细胞术分析荧光强度,检测线粒体膜电位的变化。

  5. Caspase酶活性检测
    肝细胞暴露于硫苯咪唑1小时后,使用荧光底物检测Caspase-3、Caspase-8和Caspase-9的活性。通过荧光分光光度法测定酶活性。

  6. 细胞分馏与蛋白质检测
    肝细胞暴露于硫苯咪唑1小时后,分离细胞质和膜组分,通过SDS-PAGE电泳和Western blot检测细胞色素c和FADD的蛋白表达。

  7. 白蛋白分泌检测
    肝细胞暴露于硫苯咪唑24和48小时后,通过酶联免疫吸附试验(ELISA)检测培养基中白蛋白的分泌量。

  8. 细胞色素P450(CYP)酶活性检测
    肝细胞暴露于硫苯咪唑24和48小时后,使用乙氧基试卤灵(EROD)和戊氧基试卤灵(PROD)分别检测CYP1A和CYP2B的活性。

  9. 统计分析
    所有实验均使用来自3或4只不同大鼠的肝细胞进行,数据表示为均值±标准误差(SEM)。使用单因素方差分析(ANOVA)和Dunnett双侧调整进行统计分析,显著性水平为p < 0.05。

主要结果

  1. 硫苯咪唑诱导肝细胞凋亡
    硫苯咪唑(250和500 μM)暴露24小时后,凋亡细胞比例显著增加,分别为21.3%和28.6%,而对照组为13.3%。坏死细胞比例在硫苯咪唑处理组中未显著增加。

  2. 硫苯咪唑激活凋亡途径
    硫苯咪唑(200 μM)暴露1小时后,激活了线粒体和死亡受体凋亡途径。线粒体途径表现为线粒体膜电位下降和细胞色素c释放,死亡受体途径表现为FADD从细胞质向细胞膜转位。此外,Caspase-8、Caspase-9和Caspase-3的活性显著增加。

  3. 硫苯咪唑对白蛋白分泌的影响
    硫苯咪唑(100-500 μM)对肝细胞白蛋白分泌的影响较小,500 μM处理24和48小时后,白蛋白分泌量仅减少10-20%。

  4. 硫苯咪唑对CYP酶活性的影响
    硫苯咪唑(100-500 μM)显著诱导CYP1A和CYP2B的活性,500 μM处理24和48小时后,CYP1A和CYP2B活性分别增加1.6-1.7倍。

结论

研究表明,硫苯咪唑在微摩尔浓度(200-500 μM)下可诱导大鼠肝细胞凋亡,激活线粒体和死亡受体凋亡途径。硫苯咪唑对CYP酶活性的诱导作用表明其可能影响肝脏的药物代谢功能。该研究为硫苯咪唑的肝毒性机制提供了新的见解,特别是其通过凋亡途径消除肝细胞的能力。这对于评估硫苯咪唑在药物和环境中的安全性具有重要意义。

研究亮点

  1. 重要发现
    硫苯咪唑通过激活线粒体和死亡受体途径诱导肝细胞凋亡,而非坏死。这一发现为硫苯咪唑的肝毒性机制提供了新的理解。

  2. 方法创新
    研究采用了多种实验方法,包括荧光显微镜、流式细胞术、Western blot和酶活性检测,全面评估了硫苯咪唑对肝细胞的影响。

  3. 研究对象的特殊性
    研究使用了大鼠原代肝细胞作为模型,能够更真实地模拟药物在肝脏中的代谢和毒性反应。

其他有价值的内容

研究还提到,硫苯咪唑的毒性机制可能与CYP酶的诱导作用有关,这为未来研究药物代谢与毒性之间的关系提供了新的方向。此外,硫苯咪唑作为一种已被FDA批准的药物,其在癌症治疗中的潜在应用也值得进一步探讨。


这篇研究为理解硫苯咪唑的肝毒性机制提供了重要的实验证据,并为药物安全性评估提供了新的思路。

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