三氧化二砷或/和硫酸铜通过破坏线粒体动力学并激活细胞凋亡和细胞自噬诱导鸡腺胃损伤

新和盈
2021-01-25

新和盈解读:

鸡腺胃是由粘膜下腺体组成的复杂系统,含外分泌细胞可分泌胃液和胃酸的发酵物,以防止胃液和摄入物质对腺胃的不利影响。肉鸡腺胃一旦受损,其生长性能可能会降低。虽然已有大量科研人员对三氧化二砷和(或)硫酸铜的毒理学进行研究,但尚未见到其对鸡腺胃影响的报道,本文从线粒体动力学、细胞凋亡和细胞自噬的角度阐明了三氧化二砷和(或)硫酸铜对鸡腺胃的毒性及潜在机制。希望对您和行业有所帮助。







Arsenic trioxide or/and copper sulfate co-exposure induce glandular stomach of chicken injury via destruction of the mitochondrial dynamics and activation of apoptosis as well as autophagy

三氧化二砷和(或)酸铜通过破坏线粒体动力学并激活细胞凋亡和细胞自噬诱导鸡腺胃损伤

Mengyao Mu1, Hongjing Zhao, Yu Wang, Juanjuan Liu, DongxueFei, Mingwei Xing

(广东新和生物科技有限公司摘译)

主要结果:

与对照组相比,日粮单独或同时添加三氧化二砷和硫酸铜可导致细胞核固缩、染色质凝缩、线粒体肿胀空泡化,形成折,影响线粒体DNA转录过程;日粮添加300mg/kg的硫酸铜组蛋鸡腺胃中可观察细胞凋亡且在细胞凋亡检测中发现日粮同时添加三氧化二砷和硫酸铜可极显著升高蛋鸡腺胃的凋亡细胞数量;粮中添加30mg/kg三氧化二砷+300mg/kg硫酸铜组中观察到腺胃细胞核膜受损并溶解,细胞发生自噬现象。说明日粮添加三氧化二砷和硫酸铜对鸡腺胃线粒体发育有不利影响。


与对照组相比,日粮添加三氧化二砷可极著下调4蛋鸡腺胃核基因Opa1mRNA表达量,极著下调8周龄和12蛋鸡腺胃中核基因Opa1基因、线粒体融合蛋白1和线粒体融合蛋白2 mRNA表达量,显著上调12蛋鸡腺胃线粒体动力相关蛋白1mRNA表达量;极显著上调4蛋鸡腺胃导细胞凋亡的Fas基因mRNA的表达量,极显著上调812蛋鸡腺胃导细胞凋亡的Caspase8BaxBax/Bcl-2Cyt cCaspase9Caspase3基因mRNA的表达量,显著下调812蛋鸡腺胃Bcl-2基因 mRNA相对表达硫酸铜对腺胃线粒体动力学和细胞凋亡相关基因的影响与三氧化二砷相似;日粮添加三氧化二砷+硫酸铜可极显著上调12蛋鸡腺胃线粒体动力相关蛋白1mRNA相对表达量,极显著下调4812蛋鸡腺胃核基因Opa1、线粒体融合蛋白1和线粒体融合蛋白2 mRNA相对表达量;且与其它组相比,日粮中三氧化二砷+硫酸铜线粒体动力学相关基因和细胞凋亡基因的影响程度最大说明日粮添加三氧化二砷和硫酸铜促进了蛋鸡腺胃线粒体裂变和细胞的凋亡降低了线粒体细胞的融合线粒体间的相互联系,导致线粒体细胞损伤,且这种不利影响会随着蛋鸡龄的增加加剧三氧化二砷和硫酸铜对腺胃细胞的损伤从蛋白表达水平证实了三氧化二砷和硫酸铜对线粒体动力学和细胞的不利影响


与对照组相比,日粮添加三氧化二砷可极显著上调812蛋鸡自噬相关基因Becline1ATG5ATG4B基因mRNA的表达量,极显著上调自噬标志物LC3-II/I mRNA表达量之比,极显著降低了试验期蛋鸡腺胃mTOR基因mRNA相关表达量;同样日粮添加硫酸铜组和三氧化二砷+硫酸铜组极显著上调了4812蛋鸡自噬相关基因Becline1ATG5ATG4B基因mRNA的表达量,极显著上调了4蛋鸡腺胃自噬标志物LC3-II/I mRNA表达量之比,极显著上调了812蛋鸡腺胃自噬标志物LC3-II/I mRNA表达量之比,极显著下调了试验期蛋鸡腺胃mTOR基因mRNA相关表达量。说明日粮添加三氧化二砷和硫酸铜可降低腺胃细胞的生长和增殖同时可促进腺胃细胞的自噬,且这种不利影响会随着蛋鸡龄的增加加剧三氧化二砷和硫酸铜对腺胃细胞的损伤并从蛋白表达水平证实了三氧化二砷和硫酸铜对腺胃的发育有不利影响。


方法与材料:

试验选取72只雄性1龄海兰褐壳蛋鸡(Hy-Line),随机分为4组,每组18个重复分别为对照组饲喂基础日粮C组)、基础日粮+30 mg/kg三氧化二砷组(As组)、基础日粮+300 mg/kg硫酸铜组(Cu组)和基础日粮+30 mg/kg三氧化二砷+300 mg/kg硫酸铜铜组(AsCu组)。试验期间舍内12光照昼夜更替,自由采食饮水。试验共计12周,在第4812周分别选取6鸡麻醉安乐死,采腺胃置于-80℃保存备用。对鸡腺胃进行染色进行组织学观察、TUNEL分析进行细胞凋亡检测和实时荧光定量PCR等分析。


主要图表说明


1 三氧化二砷和硫酸铜对12鸡腺胃组织形态学的影响

1日粮添加三氧化二砷和硫酸铜组(图B-H)蛋鸡腺胃出现细胞核固缩、线粒体肿胀、细胞膜溶解现象。

2AE为对照组;BF日粮添加三氧化二砷组;CG为日粮添加硫酸铜;DH为日粮添加三氧化二砷+硫酸铜组

3B-G红色箭头为细胞核固缩(表现为核缩小、凝聚,提示DNA转录停止)和染色质凝缩,D-H红色箭头表示细胞核膜的损伤和溶解;绿色箭头为折;黄色箭头为凋亡细胞;蓝色箭头为细胞自噬示意图。



212蛋鸡腺胃TUNEL染色图

1)日粮添加三氧化二砷和硫酸铜促进了蛋鸡腺胃细胞的凋亡

2)左图中细胞核为蓝色为正常细胞,棕褐色为凋亡细胞

3左图中A为对照组;B为日粮添加三氧化二砷组;C为日粮添加硫酸铜;D为日粮添加三氧化二砷+硫酸铜组;E线粒体损伤评分表,C为对照组;As为日粮添加三氧化二砷组;Cu为日粮添加硫酸铜;AsCu为日粮添加三氧化二砷+硫酸铜组

4Apoptotic index:细胞凋亡指数;*:差异显著P0.05**:差异极显著P0.01#:差异显著P0.05



3 日粮添加三氧化二砷和硫酸铜对4812蛋鸡腺胃线粒体动力学相关基因mRNA的影响

1)从基因转录水平可知日粮添加氧化二砷和硫酸铜可促进线粒体的裂变和降低线粒体的膜融合对线粒体发育有不利影响

2C对照组;As日粮添加三氧化二砷组;Cu日粮添加硫酸铜;AsCu日粮添加三氧化二砷+硫酸铜组

3Relative Drp1 mRNA level线粒体动力相关蛋白1mRNA相对表达量线粒体动力相关蛋白1形成螺旋寡聚体,包裹线粒体外膜并将其分裂RelativeOpa1 mRNA levelOpa1基因mRNA相关表达量(Opa1基因属于核基因编码的蛋白是线粒体内源发动蛋白是线粒体塑形蛋白家族的成员,参与线粒体内膜融合对线粒体形态结构有着重要的作用);Relative Mfn1 mRNA level线粒体融合蛋白1 mRNA相对表达量;Relative Mfn2 mRNA level 线粒体融合蛋白2 mRNA相对表达量

4*:差异显著P0.05**:差异极显著P0.01#:差异显著P0.05


4 日粮添加三氧化二砷和硫酸铜对4812蛋鸡腺胃细胞凋亡相关基因mRNA的影响

1从基因转录水平可知,日粮添加三氧化二砷和硫酸铜可促进细胞的凋亡

2C对照组;As日粮添加三氧化二砷组;Cu日粮添加硫酸铜;AsCu日粮添加三氧化二砷+硫酸铜组

3Relative Fas mRNA levelFas基因mRNA相对表达量(Fas导细胞的凋亡);Relative Caspase8 mRNA levelCaspase8基因mRNA相关表达量(Caspase家族在导细胞凋亡的过程中起着重要作用);Relative P53 mRNA level P53 mRNAmRNA相对表达量p53具有促进细胞凋亡的功能Relative Bax mRNA level Bax基因mRNA相对表达量bax基因是人体最主要的凋亡基因,属于Bcl-2 基因家)Relative Bcl-2 mRNA levelBcl-2基因 mRNA相对表达量Relative Bax/Bcl-2 mRNA levelBax/Bcl-2基因mRNA之比的相对表达量(Bax/Bcl-2 两蛋白之间的比例关系是决定对细胞凋亡抑制作用强弱的关键因素Relative Cyt c mRNA level:细胞色素c基因mRNA相对表达量Relative Caspase9 mRNA levelCaspase9基因mRNA相对表达量Relative Caspase3 mRNA levelCaspase3基因mRNA相对表达量

4)*:差异显著P0.05**:差异极显著P0.01#:差异显著P0.05




5A图为日粮添加三氧化二砷和硫酸铜对肉鸡腺胃线粒体动力学和细胞凋亡相关基因蛋白表达水平图;B图为日粮添加三氧化二砷和硫酸铜对肉鸡腺胃线粒体动力学和细胞凋亡相关基因蛋白表达的定量分析图

1从蛋白表达水平证实,日粮添加三氧化二砷和硫酸铜可降低线粒体的裂变和融合,并促进腺胃细胞的凋亡。

2C对照组;As日粮添加三氧化二砷组;Cu日粮添加硫酸铜;AsCu日粮添加三氧化二砷+硫酸铜组

3Opa1 protein/β-action radio Opa1蛋白的相对表达;Mfn1 protein/β-action radioMfn1蛋白的表达量;;Mfn2 protein/β-action radio Mfn2蛋白的表达量;P53 protein/β-action radio P53蛋白的表达量;Bax/Bcl-2 protein/β-action radioBax/Bcl-2蛋白的表达量之比Caspase3/β-action radioCaspase3蛋白的相对表达量

4 *:差异显著P0.05**:差异极显著P0.01#:差异显著P0.05


6 日粮添加三氧化二砷和硫酸铜对4812蛋鸡腺胃细胞自噬相关基因mRNA的影响

1由基因表达水平可知,日粮添加三氧化二砷和硫酸铜可促进腺胃细胞的自噬,对腺胃的发育有不利影响。

2C对照组;As日粮添加三氧化二砷组;Cu日粮添加硫酸铜;AsCu日粮添加三氧化二砷+硫酸铜组

3Relative Becline1 mRNA levelBecline1 mRNA相对表达量(自噬蛋白基因);Relative mTOR mRNA levelmTOR基因mRNA相关表达量(它是细胞生长和增殖的重要调节因子);Relative ATG5 mRNA level ATG5 mRNA相对表达量(自噬相关蛋白基因)Relative ATG4B mRNA level ATG4B mRNA相对表达量Relative LC3-II/I mRNA level LC3-II/ImRNA相对表达量之比(LC3是细胞自噬的标志物);

4*:差异显著P0.05**:差异极显著P0.01#:差异显著P0.05


7 A图为日粮添加三氧化二砷和硫酸铜对肉鸡腺胃自噬相关基因蛋白表达水平图;B图为日粮添加三氧化二砷和硫酸铜对肉鸡腺胃自噬相关基因蛋白表达的定量分析图

1)从蛋白表达水平证实日粮添加三氧化二砷和硫酸铜可促进腺胃细胞自噬,对腺胃的发育有不良影响。

2C对照组;As日粮添加三氧化二砷组;Cu日粮添加硫酸铜;AsCu日粮添加三氧化二砷+硫酸铜组

3Beclin1 protein/β-action radioBeclin1蛋白的相对表达;mTOR protein/β-action radiomTOR蛋白的表达量;ATG5 protein/β-action radioATG5蛋白的表达量;ATG4B protein/β-action radioATG4B蛋白的表达量;LC3-II/I protein/β-action radioLC3-II/I蛋白的表达量之比

4*:差异显著P0.05**:差异极显著P0.01#:差异显著P0.05






翻译:张倩玉、张罕星                          校对:林映才                          排版:张明然、刘立

如有疑问请联系:刘立13922311549


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