莠去津诱导的肝毒性中的铜死亡:ATOX1作为番茄红素介导保护的治疗靶点

Cuproptosis in atrazine-induced hepatotoxicity: ATOX1 as a therapeutic target for lycopene-mediated protection.

作者信息Nuo-Wa Li, Xin Yao, Wei-Hong Lu, Yu-Qian Zhang, Ying-Ying Liu, Tian-Tian Zhang, Yang Zhao, Jin-Long Li
PMID40835000
期刊J Adv Res
发布时间2026-05
DOI10.1016/j.jare.2025.08.024

实验完整度

包含体内动物模型和体外细胞模型,并通过ATOX1敲低和分子对接进行功能验证和机制验证。

主要模型

7周龄海兰褐蛋鸡动物模型 LMH鸡肝癌细胞系 铜诱导的LMH细胞铜死亡模型

重点核对

动物分组:C、VCon、ATR (100 mg/kg)、LYC (5 mg/kg)、ATR+LYC组,每组15只,饲喂4个月 细胞处理:200 μM ATR和/或2.5 μM LYC处理LMH细胞12小时 铜处理:50 μM铜离子处理LMH细胞 ATOX1敲低:siATOX1转染LMH细胞,剂量为40 pmol和80 pmol 统计设计:每组n=3,数据以均值±SD表示,P<0.05为显著

摘要

引言:莠去津(ATR)是一种广泛用于农业的除草剂,其残留物对生物器官构成威胁,其中肝脏损伤尤为严重。番茄红素(LYC)是一种天然色素,对健康,尤其是肝脏健康有益。然而,LYC减轻ATR诱导的肝损伤的机制仍不清楚,ATR诱导的肝毒性需要进一步研究。目的:本研究旨在探讨铜死亡是否参与ATR诱导的肝毒性,并阐明LYC的保护机制。方法:我们建立了鸡动物模型和细胞模型,研究LYC对ATR诱导的肝损伤的影响。采用多种实验方法评估LYC和ATR对肝组织损伤、线粒体功能障碍、氧化应激和铜死亡相关标志物的影响。结果:ATR暴露与铜离子积累增加和氧化应激标志物升高,以及抗氧化酶活性降低相关。组织病理学分析显示,ATR处理组出现严重的肝脏损伤和线粒体功能障碍,而LYC可缓解这些效应。机制研究表明,ATR诱导铜死亡相关蛋白和代谢标志物的表达,表明铜死亡通路被激活。LYC处理减轻了这些效应。分子对接显示LYC与ATOX1具有强结合亲和力。ATOX1敲低显著抑制了ATR诱导的铜死亡,证实了其关键作用。结论:总体而言,ATOX1介导的铜死亡参与ATR诱导的肝毒性和LYC的治疗效果。这些发现丰富了对ATR诱导肝毒性发病机制的理解,并为进一步的铜死亡研究提供了数据支持。

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
铜死亡是否参与ATR诱导的肝毒性,以及LYC的保护机制是否通过靶向ATOX1介导。
核心机制
ATR暴露导致肝脏铜积累,激活ATOX1介导的铜死亡通路,包括上调CTR1、FDX1、DLAT等铜死亡相关蛋白,导致线粒体功能障碍和细胞死亡;LYC通过结合ATOX1抑制铜转运,减轻铜死亡。
主要证据
动物模型和细胞模型均显示ATR诱导铜死亡标志物升高和线粒体损伤,LYC共处理减轻这些效应;ATOX1敲低抑制ATR诱导的铜死亡,分子对接显示LYC与ATOX1强结合。
研究意义
本研究首次揭示ATOX1介导的铜死亡是ATR肝毒性的关键机制,LYC通过靶向ATOX1发挥保护作用,为农药毒性的解毒策略和铜死亡相关疾病治疗提供新靶点。

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

动物模型建立与组织病理学分析

评估ATR诱导的肝损伤及LYC的保护作用。

将75只蛋鸡随机分为5组,饲喂含ATR和/或LYC的饲料4个月,收集肝组织进行H&E染色、铜染色、TEM观察线粒体结构。

2

氧化应激和铜含量检测

验证ATR诱导的氧化应激和铜积累,以及LYC的缓解作用。

检测肝脏中MDA、H2O2、CAT、T-GSH、SOD水平以及铜含量,并进行铜染色。

3

铜死亡标志物检测

评估ATR是否诱导肝细胞铜死亡,及LYC的抑制作用。

通过Western blot和RT-qPCR检测铜死亡相关蛋白(CTR1、FDX1、DLAT、ATP7B等)和mRNA水平,并检测代谢物丙酮酸和α-酮戊二酸含量。

4

细胞模型验证

在体外验证ATR诱导的铜死亡和LYC的保护作用。

用ATR和/或LYC处理LMH细胞,检测细胞活力、形态、铜死亡标志物和代谢物。

5

ATOX1敲低实验

验证ATOX1在ATR诱导铜死亡中的关键作用。

用siATOX1转染LMH细胞,检测铜死亡标志物和代谢物变化。

6

分子对接

预测LYC与ATOX1的结合模式。

使用AutoDock Vina进行分子对接,计算结合能并用PyMol可视化。

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。

验证细胞功能变化
验证机制链路
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
莠去津Shandong Binnong Technology Co., LTD.--
番茄红素Solarbio--
丙二醛检测试剂盒Jiancheng BiotechnologyA003-1-1
过氧化氢检测试剂盒Jiancheng BiotechnologyA064-1-1
过氧化氢酶检测试剂盒Jiancheng BiotechnologyA007-2-1
总谷胱甘肽检测试剂盒Jiancheng BiotechnologyA061-1-1
总超氧化物歧化酶检测试剂盒Jiancheng BiotechnologyA001-2
总蛋白定量试剂盒Jiancheng BiotechnologyA045-2-2
铜检测试剂盒SolarbioBC5560
α-酮戊二酸检测试剂盒SolarbioBC5420
TrizolInvitrogen15596026CN
FastQuant逆转录试剂盒TiangenKR116
RIPA裂解缓冲液----
蛋白酶抑制剂混合物----
硝酸纤维素膜----
抗FDX1抗体AbclonalA24786
抗ATOX1抗体AbclonalA6874
抗CTR1抗体AbclonalA0773
抗ACSL4抗体AbclonalA20414
抗GPX4抗体AbclonalA21440
抗Caspase-3抗体AbclonalA0214
抗LIAS抗体Proteintech11577-1
抗COX17抗体Proteintech11464-1-AP
抗ATP7B抗体Proteintech19786-1-AP
抗BAX抗体Wanleibio--
抗DLAT抗体Biossbs-19695R
抗硫辛酸抗体Abcamab58724
β-肌动蛋白Biossbs-0061R
Amersham Imager 600成像系统GE--
DMEM/F-12培养基MeilunMA0214
胎牛血清VivaCell--
番茄红素Shanghai yuanye Bio-Technology Co., LtdB20378
莠去津AladdinA114432
铜离子AladdinC110828
CCK-8溶液DojindoCK04
TRS002 SuperTrans转染试剂GencefebioTRS002
Triton X-100----
DAPI----
二抗Biossbs-0295G-BF488
二抗ProteintechSA00013-4

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
动物品系、年龄、分组、剂量、给药方式、饲养时间
阅读提示:参见Materials and methods中的Animals and experimental design
组织病理学分析
固定液、切片厚度、染色方法
阅读提示:参见Materials and methods中的Histopathological analysis
氧化应激检测
试剂盒品牌、货号、检测方法
阅读提示:参见Materials and methods中的Analysis of liver oxidative stress indicators
铜含量和代谢物检测
试剂盒品牌、货号
阅读提示:参见Materials and methods中的Measurement of copper content and metabolic indices
Western blot
抗体品牌、货号、稀释比例、封闭和孵育条件
阅读提示:参见Materials and methods中的Western blot analysis
RT-qPCR
引物序列、RNA提取方法、逆转录试剂盒、仪器
阅读提示:参见Materials and methods中的Quantitative real-time PCR analysis
细胞培养和处理
细胞系、培养基、血清、处理浓度和时间
阅读提示:参见Materials and methods中的Cell experimental design
siRNA转染
siRNA序列、转染试剂、剂量、转染时间
阅读提示:参见Materials and methods中的siRNA transfection
免疫荧光
抗体浓度、孵育时间、封片剂
阅读提示:参见Materials and methods中的Immunofluorescence
分子对接
软件版本、对接参数、结合能阈值
阅读提示:参见Materials and methods中的Molecular docking