AbMole 砷暴露诱导的肝胰岛素抵抗与铁死亡：实验结果深度解析

AbMole|砷暴露诱导的肝胰岛素抵抗与铁死亡：实验结果深度解析砷是一种广泛存在于自然环境中的有毒元素，其长期暴露与多种健康问题紧密相关，其中包括肝胰岛素抵抗（IR）和铁死亡（ferroptosis）。来自大连医科大学公共卫生学院职业与环境卫生系的JingyuanZhang,JinweiSong,ShuangLiu等多名研究人员发表了题为《m6Amethylation-mediatedPGC-1αcontributestoferroptosisviaregulatingGSTK1inarsenic-inducedhepaticinsulinresistance》的研究成果。在该文章中，研究人员使用了ActinomycinD放线菌素D（AbMole，M4881）。为了深入探究砷暴露诱导这些病理生理过程的分子机制，研究人员进行了一系列精心设计的实验，揭示了过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α（PGC-1α）在其中的关键作用，并阐明了N6-甲基腺苷（m6A）甲基化对PGC-1α表达的调控作用。研究团队首先利用Sprague-Dawley雄性大鼠作为动物模型，通过口服给予不同剂量的亚砷酸钠（NaAsO2）来模拟砷暴露环境，成功建立了肝胰岛素抵抗模型。同时，在人胎肝细胞（L-02）中进行体外实验，以进一步验证砷对细胞功能的影响。实验方法涵盖了蛋白质印迹、质谱分析、RNA免疫沉淀（RIP）、染色质免疫沉淀（ChIP）、实时定量PCR、瞬时转染以及多种生物标志物测量等先进技术，确保了研究结果的准确性和可靠性。实验结果显示，NaAsO2暴露显著降低了大鼠肝脏中磷酸化AKT和GSK3β的水平，这是胰岛素信号传导通路中的关键分子，其下调表明胰岛素敏感性受损，即肝胰岛素抵抗的发生。同时，糖异生相关基因如磷酸烯醇丙酮酸羧激酶（PEPCK）和葡萄糖-6-磷酸酶（G6Pase）的表达增加，而糖原合成相关基因糖原合成酶2（GYS2）的表达减少，进一步证实了肝胰岛素抵抗的存在。图1.\o"LearnmoreaboutFerroptosisfromScienceDirect'sAI-generatedTopicPages"亚\o"LearnmoreaboutsodiumarsenitefromScienceDirect'sAI-generatedTopicPages"砷酸钠（NaAsO2）诱导的肝胰岛素抵抗（IR）。在铁死亡方面，NaAsO2暴露导致谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）表达下调，而酰基辅酶A合成酶长链家族成员4（ACLS4）表达上调。GPX4是抗氧化防御系统的重要组成部分，其下调会导致脂质过氧化物积累，从而促进铁死亡。此外，肝脏和血清中铁含量增加，谷胱甘肽（GSH）和总超氧化物歧化酶（T-SOD）水平下降，而丙二醛（MDA）含量增加，这些都是铁死亡的典型特征。图2.过氧化物酶体增殖物γ激活受体共激活因子1-α（PGC-1α）参与NaAsO2-诱导的肝脏IR和\o"LearnmoreaboutferroptosisfromScienceDirect'sAI-generatedTopicPages"铁死亡。实验发现，NaAsO2暴露导致大鼠肝脏中PGC-1α蛋白和基因表达显著下降。PGC-1α是一种重要的转录共激活因子，参与线粒体生物发生、葡萄糖代谢和氧化还原稳态的调控。为了探究PGC-1α在砷诱导的肝胰岛素抵抗和铁死亡中的作用，研究人员通过过表达PGC-1α进行了干预实验。结果显示，PGC-1α过表达能够逆转NaAsO2诱导的AKT和GSK3β磷酸化水平下降以及葡萄糖摄取减少，从而改善肝胰岛素抵抗。同时，PGC-1α过表达还能逆转GPX4表达下降和ACLS4表达上调，降低Fe²⁺和脂质ROS水平，从而抑制铁死亡。进一步的研究发现，PGC-1α对铁死亡的调控作用是通过谷胱甘肽S-转移酶κ1（GSTK1）实现的。NaAsO2暴露导致大鼠肝脏中GSTK1表达下降，而PGC-1α过表达能够逆转这一变化。此外，GSTK1过表达本身并不影响PGC-1α的表达，但能够逆转NaAsO2诱导的GPX4表达下降和ACLS4表达上调，降低Fe²⁺和脂质ROS水平，从而抑制铁死亡。这表明PGC-1α通过上调GSTK1表达来发挥其抗铁死亡作用。为了揭示PGC-1α表达下降的分子机制，研究人员进一步探索了m6A甲基化在其中的作用。实验结果显示，NaAsO2暴露导致大鼠肝脏和细胞中m6A甲基化水平显著上升。通过敲低甲基转移酶样蛋白14（METTL14）和YTH结构域家族蛋白2（YTHDF2）的表达，研究人员发现PGC-1α的表达得到恢复，这表明m6A甲基化在PGC-1α表达调控中发挥着重要作用。进一步的分析显示，METTL14和YTHDF2敲低能够延长PGC-1αmRNA的半衰期，从而增加其稳定性。综上所述，本研究揭示了PGC-1α在砷诱导的肝胰岛素抵抗和铁死亡中的关键作用，并阐明了m6A甲基化对PGC-1α表达