喹乙醇及其代謝物誘導細胞S期阻滯的信號轉導通路研究

《喹乙醇及其代謝物誘導細胞S期阻滯的信號轉導通路研究》是依託中國農業大學，由湯樹生擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：喹乙醇及其代謝物誘導細胞S期阻滯的信號轉導通路研究
• 依託單位：中國農業大學
• 項目負責人：湯樹生
• 項目類別：面上項目

項目摘要

喹乙醇已被證明具有遺傳毒性，且已被部分國家和地區禁止使用。但是，由於喹乙醇生產成本低、抗菌促生長效果良好，而且其致突變作用分子機制仍不清楚，導致喹乙醇仍在國內外廣泛使用，並對人類健康造成嚴重威脅。為研究喹乙醇及其它獸藥（呋喃唑酮等）的致突變作用機理，本實驗室近年來開展了大量研究工作，結果顯示這些獸藥均可導致DNA損傷並引起細胞S期阻滯，而且發現這些獸藥誘導細胞S期阻滯的同時，細胞內JNK信號轉導通路也被激活，表明JNK信號轉導通路在這些獸藥誘導細胞S期阻滯過程發揮重要作用。因此，本課題擬以喹乙醇及其主要代謝物為代表藥物，對其誘導細胞S期阻滯過程中的信號轉導通路進行研究，研究結果將為進一步闡明喹乙醇及其它獸藥的致突變作用機制奠定基礎，並對客觀科學地評價這些獸藥的安全性和保障人類健康具有極為重要的意義。

結題摘要

喹乙醇作為一種抗菌飼料添加劑，用來治療動物細菌性感染和促進動物生長。但因其潛在遺傳毒性且毒性機制不清楚，許多國家和地區仍將其作為飼料添加劑而廣泛使用。本課題揭示了喹乙醇的部分肝毒性分子機制，以及GADD45a與p21在喹乙醇誘導細胞凋亡和周期阻滯的分子機制。本課題首先建立喹乙醇小鼠模型，研究喹乙醇誘導小鼠肝毒性機制，以及GADD45a與p21蛋白在體內的表達情況。其次，用慢病毒包裝的方法建立GADD45a和p21低表達穩定轉染細胞系。然後研究GADD45a和p21在喹乙醇誘導細胞凋亡和周期阻滯中的作用。最後研究p53調控GADD45a與p21機制及在喹乙醇誘導凋亡中的作用。本研究成果如下： （1）成功建立喹乙醇C57BL/6小鼠模型，喹乙醇濃度設為100、200 和400 mg/kg，連續灌胃 28天，證明喹乙醇能明顯誘導小鼠肝氧化應激與損傷，且具有一定的劑量依賴性，同時證明喹乙醇誘導的肝毒性涉及線粒體凋亡途徑、MAPK通路、周期阻滯通路、自噬通路、及Nrf2/HO-1、 Akt、NF-kB等多種信號通路； （2）本研究成功建立了GADD45a低表達穩定轉染細胞系，干擾效率達到70%；證實GADD45a在喹乙醇誘導細胞凋亡和周期阻滯中的具有保護性的作用，同時證明 JNK/p38信號通路參與GADD45a調控的喹乙醇誘導的DNA損傷和細胞周期阻滯。 （3）本研究成功建立p21低表達穩定轉染細胞系，干擾效率達到79%；證明PI3K/AKT 通路和Nrf2/HO-1通路參與喹乙醇誘導的細胞凋亡與周期阻滯。干擾p21增加喹乙醇誘導的線粒體凋亡和細胞周期阻滯，通過激活PI3K/AKT 通路和抑制 Nrf2/HO-1信號通路。 （4）GADD45a與p21的調控方式都是p53非依賴性的。體外p53基因缺失細胞模型發現，p53通過抑制自噬及激活JNK/p38通路來加劇喹乙醇誘導細胞凋亡。體內p53基因敲除小鼠模型，證明p53缺失可以降低喹乙醇誘導的小鼠肝毒性損傷。 綜上所述，該研究從體內和體外評價喹乙醇的毒性，研究喹乙醇誘導小鼠肝損傷及其毒性作用機制，證實GADD45a和p21在喹乙醇誘導的毒性中具有重要的作用。本研究為評估喹乙醇及其他喹噁啉類藥物對食品動物和人的安全性提供科學依據，為臨床獸藥使用及新獸藥研發提供理論基礎。