鸢尾素通过Nrf2/GPX4信号抑制铁死亡,预防力竭运动期间的肝损伤

Irisin prevents liver injury during exhausting physical activity by suppressing ferroptosis via Nrf2/GPX4 signaling.

作者信息Zhenyu Li, Beile Wang, Xinyu Li
PMID40646495
发布时间2025-07-11
DOI10.1186/s12876-025-04052-1

实验完整度

包含力竭运动小鼠模型、组织学与血清生化检测、炎症因子检测、铁死亡指标检测、Nrf2抑制剂机制验证及透射电镜观察,涵盖多个证据层级。

主要模型

C57BL/6小鼠力竭运动模型 小鼠肝脏组织

重点核对

C57BL/6J雄性小鼠,8周龄,体重22-25g 运动方案:7天递增负荷跑台运动,速度从12m/min逐步增加至27m/min,每日总运动时间45-60分钟 鸢尾素剂量:低剂量200 µg/kg,高剂量1000 µg/kg,腹腔注射 ML385剂量:30 mg/kg,腹腔注射,作为Nrf2抑制剂 样本量:每组6只小鼠

摘要

背景:鸢尾素是一种新发现的蛋白质,在运动期间释放,促进白色脂肪细胞转化为棕色脂肪细胞。鸢尾素在肝脏中的表达提示其可能参与肝脏功能和性能,但尚未得到全面研究。方法:研究包括使用8周龄C57BL/6小鼠建立力竭运动(EE)模型。在力竭运动后,每天腹腔注射鸢尾素。通过HE染色和测量ALT(丙氨酸氨基转移酶)和AST(天冬氨酸氨基转移酶)水平评估肝损伤。使用ELISA和qRT-PCR评估鸢尾素对EE期间肝脏炎症水平的影响。通过测量GSH(谷胱甘肽)、GPX4(谷胱甘肽过氧化物酶4)、MDA(丙二醛)和Fe2+的水平评估鸢尾素对铁死亡的影响。通过腹腔注射Nrf2抑制剂ML385评估MDA、ASCL4(无刚毛鳞甲复合物家族bHLH转录因子4)、ALOX12(花生四烯酸12-脂氧合酶)、GPX4、SLC7A11(溶质载体家族7成员11)和Nrf2(核因子红细胞2相关因子2)的浓度。本研究旨在探讨鸢尾素在EE期间肝损伤中的潜在机制。结果:本研究发现EE导致肝损伤、肝细胞排列紊乱、ALT和AST酶水平升高(均P < 0.001),以及炎症细胞因子和趋化因子水平升高(均P < 0.001)。同时,EE触发肝脏铁死亡,表现为ROS(活性氧)水平升高(P < 0.001)、Fe2+(P < 0.001)和MDA(P < 0.001)升高,GSH水平降低(P < 0.001),以及铁死亡相关蛋白(GPX4、ACSL4和SLC7A11)表达改变。相反,鸢尾素缓解了运动诱导的肝细胞排列紊乱、肝窦扩张和肝细胞铁死亡。然而,Nrf2抑制剂ML385有效消除了鸢尾素介导的铁死亡抑制作用。结论:这些发现表明,鸢尾素具有通过抑制Nrf2/GPX4信号通路触发的铁死亡和减少氧化应激后的炎症反应来保护肝脏免受剧烈运动损伤的能力。这些结果为鸢尾素与肝病之间的关联提供了新的视角。试验注册:不适用。补充信息:在线版本包含补充材料,可在10.1186/s12876-025-04052-1获取。关键词:鸢尾素,力竭运动,肝损伤,铁死亡,Nrf2/GPX4信号。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
鸢尾素是否能通过调节铁死亡来预防力竭运动诱导的肝损伤?
核心机制
鸢尾素通过激活Nrf2/GPX4信号通路抑制铁死亡,从而减轻力竭运动诱导的肝损伤和炎症反应。
主要证据
力竭运动小鼠模型显示肝损伤和铁死亡标志物变化,而鸢尾素处理逆转了这些变化,Nrf2抑制剂ML385取消了鸢尾素的保护作用,支持Nrf2/GPX4通路介导。
研究意义
研究为运动相关肝损伤的潜在治疗策略提供了新见解,鸢尾素可能作为治疗靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立力竭运动模型

模拟剧烈运动诱导的肝损伤,为评估鸢尾素的保护作用提供动物模型。

对8周龄C57BL/6J雄性小鼠进行7天递增负荷跑台运动,每日运动45-60分钟,以达到力竭状态。

2

鸢尾素给药

评估外源性鸢尾素对力竭运动肝损伤的保护作用。

在每次力竭运动后立即腹腔注射不同剂量鸢尾素(200 µg/kg或1000 µg/kg),持续1周,对照组给予等量生理盐水。

3

肝损伤评估

通过组织学检查和血清酶水平评估肝损伤程度。

在小鼠死后采集肝脏组织进行HE染色观察组织病理,并检测血清ALT和AST水平。

4

炎症反应检测

评估鸢尾素对力竭运动诱导的肝脏炎症反应的影响。

通过ELISA检测血清IL-6和TNF-α水平,通过qRT-PCR检测肝脏中IL-6、IL-1β、CXCL1和CXCL10的mRNA表达。

5

铁死亡指标检测

评估力竭运动是否诱导肝细胞铁死亡,并检测鸢尾素的影响。

检测肝脏中GPX4蛋白表达、GSH水平、MDA和Fe2+浓度。

6

Nrf2通路抑制实验

验证鸢尾素的保护作用是否依赖于Nrf2通路。

在鸢尾素治疗组中联合使用Nrf2抑制剂ML385,观察其对肝损伤、铁死亡和炎症指标的影响。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
C57BL/6J小鼠Beijing SPF Biotechnology Co., LTD--
重组鸢尾素R&D Systems8880-IR-025
ML385MedChem Express--
鸢尾素商业ELISA试剂盒Phoenix PharmaceuticalsEK-067-29
TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3063
IL-6 ELISA试剂盒CUSABIOCSB-E04639m
二氢乙啶SigmaD7008
ALT检测试剂盒NanJing JianCheng Bioengineering InstituteC009-2
AST检测试剂盒NanJing JianCheng Bioengineering InstituteC010-2
脂质过氧化(MDA)检测试剂盒BeyotimeS0131S
总GSH检测试剂盒BeyotimeS0052
亚铁离子检测试剂盒Abcamab83366
NC膜Millipore--
抗ASCL4抗体AbclonalA14439
抗ALOX12抗体BIOSSbs-3874R
抗GPX4抗体Abcamab125066
抗SLC7A11抗体Proteintech26864-1-AP
抗Nrf2抗体Proteintech16396-1-AP
抗GAPDH抗体Abcamab8245
增强化学发光检测Perkin Elmer Life Science--
TRIzol试剂----
RNAeasyTM动物RNA提取试剂盒BeyotimeR0024FT
RevertAid第一链cDNA合成试剂盒Thermo ScientificK1622
SYBR Green PCR预混液Beyotime--
CFX96实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
FNDC5和GAPDH引物Sangon--
小鼠IL-6、IL-1β、CXCL-1、CXCL-10引物Genscript--
带CCD相机的显微镜(BX-51)Olympus--
凝胶分析系统EverGene Biotechnology--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型与分组
动物品系C57BL/6J,雄性,8周龄,体重22-25g;分组:对照、EE、EE+低剂量鸢尾素、EE+高剂量鸢尾素、EE+高剂量鸢尾素+ML385;每组6只。
阅读提示:方法部分“Animals and drugs treatment”
力竭运动模型
适应性训练:7天15m/min,10°坡度,每天15分钟;正式运动:起始速度12m/min,10°坡度,每5分钟增加3m/min至27m/min;每日45-60分钟,共7天;力竭标准:连续5次电击后无法站立或移动。
阅读提示:方法部分“EE model”
药物处理
鸢尾素剂量:低剂量200 µg/kg,高剂量1000 µg/kg;ML385剂量:30 mg/kg;给药途径:腹腔注射;给药时间:每次运动后立即,共7天;对照组给等量生理盐水。
阅读提示:方法部分“Animals and drugs treatment”
样本收集与处理
最后一次运动后24小时处死小鼠;麻醉:戊巴比妥钠50 mg/kg腹腔注射;血液采集:心脏穿刺;血清分离:3000×g离心10分钟,4℃;肝组织固定:10%福尔马林;肝组织冷冻:-80℃。
阅读提示:方法部分“Sample collection”