酮病是一种奶牛中常见的代谢性疾病,患有酮病的奶牛总是伴随着氧化应激,血酮升高以及肝损伤。乙酰乙酸盐(Acetoacetate,AA)是患有酮病奶牛中酮体的主要组成成分,血清中AA浓度大于0.2 mM被认为是高酮血症。而肝损伤、氧化应激与AA含量的多少是成正相关的,所以AA是怎么导致奶牛酮病以及其肝损伤的?
在体外实验中我们通过基于AA药物处理,发现可以使牛肝细胞的ROS水平提高(ROS,是细胞代谢过程中产生的活性氧自由基,一般处于一个稳态,若过多则会导致细胞调亡)以及促进肝细胞凋亡。再在次实验基础上我们加了活性氧清除剂(NAC,可以抑制ROS的毒性作用),以及对MAPKs通路进行干扰,都发现可以减轻由AA诱导的肝细胞的凋亡现象。通过这些结果我们可以推测在诱导患有酮病的牛中,其肝细胞的凋亡主要是AA通过ROS介导的MAPKs通路所影响的。
相关研究证明,MAPK家族包括JNK,ERK1/2以及p38MAPK等都在活性氧介导细胞凋亡中有重要作用,因此我们检测在存在AA时这些家族的相关蛋白的表达变化,就可以推测AA是通过影响细胞内哪些蛋白导致酮病奶牛中的肝细胞凋亡的。
那都涉及到哪些实验呢?
检测ROS,对肝细胞进行不同浓度的AA处理,观察细胞内SOD,MDA,CAT,GST(可以间接反应胞内活性氧的改变)等的变化情况,在对其加入NAC观察情况。在进行细胞ROS检测。 试验结果显示随着AA浓度升高SOD,CAT,GST含量呈下降趋势,MDA上升,且细胞的ROS也逐渐上升,在加入NAC后都有明显抑制作用。说明AA的加入确实影响胞内ROS水平。检测凋亡以及凋亡蛋白的核内表达情况,通过IF,WB等实验确定加入AA时,细胞内的凋亡蛋白表达水平上调。且抗氧化防御蛋白Nrf2在AA作用下表达下调,根据其EMSA实验结果,发现Nrf不能与DNA结合,证明无法发挥其功能。
最终实验结果说明,在AA作用下,细胞内ROS水平上调导致MAPK途径中具有活性的p38与JNK上调,ERK下调,阻止了Nrf2与DNA的结合作用,促进了p53的作用进一步导致细胞凋亡,结果如图一。
参考文献:
1.Du, X.et al.Acetoacetate induces hepatocytes apoptosis by the ROS-mediated MAPKs pathway in ketotic cows.J Cell Physiol232, 3296–3308 (2017).