《Cr(Ⅵ)干擾肝細胞線粒體電子傳遞鏈功能的作用機制研究》是依託中南大學，由鐘才高擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Cr(Ⅵ)干擾肝細胞線粒體電子傳遞鏈功能的作用機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鐘才高
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鉻及其化合物是人類環境最常見的重金屬污染物之一。鉻有多種價態, 在環境中較為穩定的有Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ),其中Cr(Ⅵ)易通過細胞膜。Cr(VI)進入細胞內被逐步還原為Cr(Ⅲ)，並引發活性氧族（ROS）產生，導致細胞毒性。Cr(Ⅵ)還原與ROS產生均需從線粒體電子傳遞鏈獲得電子，二者的關係至今尚未闡明。本課題用Cr(Ⅵ)處理肝細胞及線粒體，分別使用線粒體呼吸鏈複合體Ⅰ抑制劑、複合體Ⅱ抑制劑、複合體Ⅰ抑制劑+複合體Ⅱ抑制劑3種阻斷電子傳遞處理方式，檢測Cr(Ⅵ)還原速率、線粒體電子傳遞鏈複合體Ⅰ-Ⅴ酶活性與相關電子受體（輔酶Q、細胞色素C）含量及其基因表達、線粒體氧化磷酸化及能量代謝障礙、ROS生成量及氧化損傷等，以探討Cr(VI)干擾肝細胞線粒體電子傳遞鏈功能的毒作用機制，其學術價值在於闡明Cr(VI)還原過程引發ROS產生的原因，為Cr(Ⅵ)危害的生物預防措施提供科學依據。
結題摘要
六價鉻[Cr(Ⅵ)]進入細胞後被逐步還原為三價鉻[Cr(Ⅲ)]，並在還原過程中通水引發活性氧族（ROS）的產生，這是目前國內外對Cr(Ⅵ)毒作用分子機制的基本共識。Cr(Ⅵ)還原與ROS的產生均需獲得電子，這些電子從何而來以及二者之間的關係至今尚未被闡明。本研究假設Cr(Ⅵ)還原與ROS產生所需電子可能主要來自於線粒體電子傳遞鏈的電子漏。試驗中用Cr(Ⅵ)處理肝細胞及其線粒體，並使用線粒體呼吸鏈複合體（MRCC）I、Ⅱ抑制劑以及兩者聯用的三種方式阻斷電子傳遞，檢測Cr(Ⅵ)的還原速率、電子漏、MRCC I-V的酶活性與相關相關基因表達、能量代謝障礙以及細胞凋亡等指標。研究結果表明Cr(Ⅵ)通過抑制MRCC I、Ⅱ增加了電子漏而誘導ROS的產生增加。Cr(Ⅵ)明顯抑制線粒體3態呼吸以及呼吸控制率（RCR），並導致了以電子漏和ROS產生為特徵的線粒體電子呼吸鏈功能障礙、ATP合成減少和細胞凋亡。Cr(Ⅵ)在MRCC I處得到其漏出的電子而被還原。且深入研究發現Cr(Ⅵ)不僅可以導致細胞能量代謝障礙，還可通過影響線粒體電子傳遞鏈功能而導致caspase-3的激活以及誘導ROS-p53依賴性的細胞周期阻滯而引起細胞凋亡的發生。此外，Cr(Ⅵ)通過影響線粒體VDAC1以及ANT1等基因的表達水平導致ATP轉運功能失常引發細胞能量代謝障礙。總之，本項目的研究結果證實Cr(Ⅵ)通過干擾肝細胞線粒體電子傳遞鏈的功能而誘導細胞凋亡的發生，且由於MRCC抑制而引發ROS的積聚是Cr(Ⅵ)誘導肝細胞毒性的主要原因。抗氧化劑如NAC、維生素C等可明顯緩解Cr(Ⅵ)所致的能量代謝障礙和細胞凋亡的發生，對拮抗Cr(Ⅵ)引起的肝細胞毒性具有明顯的保護作用，這些生物性干預措施為Cr(Ⅵ)暴露人群的職業病防治提供了實驗依據。本研究成果的學術價值在於首次提出Cr(Ⅵ)引起肝細胞線粒體電子傳遞鏈功能紊亂是Cr(Ⅵ)導致能量代障礙及細胞凋亡的主要毒作用機制，並為闡明進一步研究Cr(Ⅵ)的毒作用機制以及制訂Cr(Ⅵ)所致健康危害的生物預防措施提供了重要科學依據。
