腹泻性贝毒对ICR小鼠毒性的定量蛋白质组学研究

来源 :厦门大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yang20090907
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腹泻性贝毒是目前分布最广、危害最大的一类藻类毒素,世界各地都有因食用被腹泻性贝毒污染的贝类所引起的中毒事件的报道。腹泻性贝毒在我国沿海广泛存在,已严重威胁到我国近海的生态系统、渔业资源以及人民的身体健康和生命安全。本论文选择腹泻性贝毒的代表性成分—大田软海绵酸(Okadaic acid,OA)为受试物,以雄性小鼠为研究对象,应用定量蛋白质组学方法—荧光差异凝胶电泳技术(2-D DIGE)结合生物质谱分析,研究腹泻性贝毒对小鼠的毒性效应,重点研究腹泻性贝毒急、慢性暴露下小鼠肝脏和小肠蛋白质组的差异表达,寻找、鉴定差异表达蛋白并分析其参与的生物学和生理学过程,结合传统毒理学评价指标,揭示腹泻性贝毒对小鼠的分子毒理效应,为腹泻性贝毒的生态安全风险评价提供理论依据,丰富赤潮毒素生态毒理学的研究内涵。主要研究结果如下:  (1)小鼠经750μg/kg OA一次性经口灌胃后,出现明显的腹泻、活动减少以及精神萎靡等症状,同时伴随着脂质过氧化损伤以及蛋白磷酸酶活性下降。此外,OA通过破坏小肠细胞微绒毛、线粒体和内质网等细胞器的结构和功能而对小肠细胞造成损伤,从而影响小肠的吸收功能并导致腹泻。  (2)运用2-D DIGE方法结合基质辅助飞行时间质谱(MALDI-TOF/TOF-MS)分析,比较研究了OA急性暴露后小鼠小肠蛋白表达谱的变化,共鉴定到58个差异表达蛋白,这些蛋白参与了大分子代谢、细胞骨架构建、氧化应激响应以及信号转导等生物学过程。表明OA诱导的急性毒性作用复杂多样,涉及到不同的生物学通路。其中,绒毛蛋白和异质核糖核蛋白可作为OA急性毒性的潜在生物标志物。  (3)不同剂量(0μg/kg、0.2μg/kg、2μg/kg和10μg/kg) OA慢性暴露120 d后,OA诱导小鼠脂质过氧化,导致肝脏蛋白磷酸酶活性下降,肝脏结构破坏如肝细胞呈空泡化、炎性病灶和双核细胞增加,线粒体和粗面内质网肿胀、内嵴脱落等,同时肝细胞凋亡增加。此外,OA慢性暴露对小肠绒毛也造成部分损伤,但并未检测到小肠蛋白磷酸酶活性的变化,表明OA慢性暴露对小肠的毒性不依赖于蛋白磷酸酶活性的抑制作用。  (4)运用2-D DIGE方法结合MALDI-TOF/TOF-MS生物质谱分析,比较研究了OA慢性暴露下小鼠肝脏蛋白质组的差异表达,成功鉴定到46个差异蛋白。这些差异蛋白主要参与生物大分子代谢、细胞骨架、细胞凋亡以及氧化应激响应等生物学过程。表明OA通过抑制氨基酸、糖类和脂质代谢以及三羧酸循环从而导致能量失衡,同时通过诱导氧化应激并在氧化过程中产生大量活性氧自由基,导致内质网应激的产生。持续的内质网应激诱导细胞凋亡造成肝细胞损伤,合并细胞骨架的破坏,从而对小鼠肝脏产生毒性效应。分子伴侣蛋白在内质网应激的反应性凋亡过程中起着主要的调节作用。此外,本研究中鉴定到的微管蛋白等表达受到蛋白磷酸酶的调节。因此,OA不仅能够调节其蛋白表达水平,也可能通过调节其磷酸化水平来共同影响细胞的应答反应。  (5)运用2-D DIGE方法结合MALDI-TOF/TOF-MS生物质谱分析,比较研究了OA慢性暴露下小鼠小肠蛋白质组的差异表达,共鉴定到38个差异蛋白。这些蛋白主要参与生物大分子代谢、分子伴侣/氧化应激、细胞凋亡以及细胞骨架等生物学过程。表明OA可以通过诱导氧化应激防御相关蛋白,抑制氨基酸代谢和脂质代谢,影响细胞骨架以及调控细胞凋亡而对小肠产生毒性作用。  本研究表明,OA急、慢性暴露可通过启动不同的信号通路而对小肠造成不同的损伤。此外,OA慢性暴露对肝脏和小肠的毒性作用途径也存在差异。
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