α-酮戊二酸改善孕期环境砷暴露所致成年子代肝脏脂质沉积

【作者】 钱庆华； 宋亚平； 张予； 薛豪； 赵婷； 庹陵晋； 汪岩； 徐德祥；

【机构】 安徽医科大学公共卫生学院卫生毒理学系；

【摘要】 目的探讨α-酮戊二酸(α-ketoglutaric acid,α-KG)对孕期砷(Arsenic,As)暴露致成年子代肝脏脂质沉积的潜在保护效应,重点阐明α-KG通过宫内表观遗传重编程逆转砷在脂质代谢中发挥的抑制作用。材料和方法小鼠胚胎肝细胞连续暴露于5μM NaAsO2至第六代进行如下实验,荧光探针染色结合细胞流式分析检测线粒体膜电位,Seahorse评估活细胞的耗氧率,Western blotting检测电子呼吸链复合体相关蛋白表达,LC-MS/MS检测细胞α-KG含量。动物实验在课题组前期建立的孕期砷暴露致成年子代肝脏脂质沉积的模型基础上,进行α-KG灌胃干预,将48只孕鼠随机分到四组,其中对照组和α-KG组全孕期饮用三蒸水,As和As+α-KG组饮用含NaAsO2(15 mg/L)的三蒸水。α-KG灌胃补充浓度为2 g/Kg·b.w.。GD18取胎肝,LC-MS/MS检测胎肝全基因组5hmC水平和α-KG含量,比色法检测胎肝TET酶活性。剩余孕鼠自然分娩,正常饲养并监测体重,PND190取肝脏,H&E染色和油红O染色观察肝脏脂质沉积情况,ACE-seq法检测特定基因启动子位点5hmC水平,qRT-PCR和Western blotting检测基因和蛋白的表达情况,LCMS/MS检测肝脏酰基肉碱、脂肪酸和脂质相对含量。结果小鼠胎肝细胞长期接触砷导致线粒体膜电位显著下调;抑制细胞线粒体呼吸功能;降低细胞α-KG含量。动物实验显示α-KG补充可缓解雌性成年子代肝脏总甘油三酯以及减轻肝脏病理变化和脂质沉积,说明α-KG保护孕期砷诱导的肝脏脂质沉积;补充α-KG可以改善孕期砷暴露诱导的胎肝α-KG含量降低、TET酶活性下降、全基因组的DNA羟甲基化水平下调;ACE-seq结果显示补充α-KG可回复孕期砷暴露诱导的雌性成年子代肝脏β-氧化相关基因Cpt1αDNA羟甲基化水平;qRT-PCR和Western blotting结果显示α-KG可逆转孕期砷诱导的雌性成年子代肝脏CPT1α的表达下调;代谢组学结果显示α-KG保护孕期砷诱导的雌性成年子代肝脏脂肪酸和脂质代谢紊乱;阐明孕期砷暴露降低子代小鼠胎肝α-KG含量进而影响TET酶活性,抑制Cpt1α基因启动子区域羟甲基化水平,降低Cpt1α基因表达从而抑制脂酰辅酶A向酰基肉碱的转化,阻止游离脂肪酸β-氧化进程,最终导致肝脏大量脂质堆积。结论补充α-KG可逆转孕期砷暴露诱导的成年子代肝脏脂质堆积。更多还原