α-萘异硫氰酸酯诱导的慢性胆汁淤积大鼠模型中铁死亡的病理机制

<p>Pathological mechanism of ferroptosis in a rat model of α‑naphthyl isothiocyanate‑induced chronic cholestasis</p>.

作者信息Zhen Guo, Jiaxuan Wang, Yiwen Wang, Xinzhu Liu, Yubing Xia, Ping Liu, Li Qi, Jia Liu, Xiaoning Wang
PMID41543167
发布时间2026-03
DOI10.3892/mmr.2026.13802

实验完整度

包含体内动物模型实验,并通过DFO干预进行了功能验证;机制验证涵盖抗氧化通路和铁代谢蛋白的Western blot分析。

主要模型

Wistar大鼠ANIT诱导慢性胆汁淤积模型 DFO治疗的慢性胆汁淤积大鼠模型

重点核对

Wistar大鼠,6周龄,雄性,体重160-180g,SPF级环境饲养 ANIT给药:2% ANIT-橄榄油溶液(3ml/kg),隔日灌胃,持续12周 DFO治疗:自第9周开始,DFO 100mg/kg,每日灌胃,持续4周 对照组:等量橄榄油(3ml/kg),每日灌胃 肝组织用于检测铁含量、脂质过氧化标志物(MDA、GSH、GSH-PX) 每组8只大鼠

摘要

铁死亡是一种铁依赖性的细胞死亡形式,与肝脏病理相关。然而,其在慢性胆汁淤积中的作用仍未完全阐明。因此,本研究探讨了铁死亡在α-萘异硫氰酸酯(ANIT)诱导的慢性胆汁淤积大鼠模型中的病理机制,并评估了铁螯合剂去铁胺(DFO)的治疗潜力。使用Wistar大鼠通过ANIT给药建立慢性胆汁淤积模型,其中一部分动物接受DFO治疗。长期暴露于ANIT的Wistar大鼠出现严重的肝损伤,其特征为功能受损、炎症和纤维化。此外,观察到明显的铁沉积和铁死亡的标志性特征,包括脂质过氧化升高、谷胱甘肽耗竭,以及酰基辅酶A合成酶长链家族成员4和环氧合酶2的异常表达。超微结构分析显示与铁死亡一致的特征性线粒体异常。在机制上,这些变化似乎是由Kelch样ECH相关蛋白1/核因子E2相关因子2/血红素加氧酶1抗氧化通路的抑制和关键铁代谢蛋白(包括转铁蛋白受体1和铁转运蛋白1)的失调介导的。DFO干预显著改善了胆汁淤积性损伤,减少了铁过载和脂质过氧化,减轻了线粒体损伤,并使参与铁死亡、抗氧化防御和铁稳态的关键蛋白的表达正常化。综上所述,这些发现提示铁死亡可能是慢性胆汁淤积的关键病理机制,由肝细胞抗氧化和铁代谢能力的同时破坏驱动。因此,靶向铁过载可能是胆汁淤积的一种有前景的治疗策略。

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
铁死亡是否在慢性胆汁淤积的病理过程中发挥作用,以及靶向铁过载能否成为治疗策略?
核心机制
ANIT诱导的慢性胆汁淤积通过抑制Keap1/Nrf2/HO-1抗氧化通路和上调TFR1、DMT1、Steap3同时下调FPN1、FTH1,导致抗氧化能力下降和铁过载,从而促进脂质过氧化和肝细胞铁死亡。
主要证据
在ANIT诱导的慢性胆汁淤积大鼠模型中,观察到铁沉积、脂质过氧化(MDA升高、GSH降低)、铁死亡标志物(ASCL4、COX2)表达升高,线粒体超微结构异常,以及抗氧化和铁代谢蛋白表达失调;DFO治疗逆转了这些变化。
研究意义
作者提出靶向铁过载可能是胆汁淤积的一种有前景的治疗策略,并支持铁死亡通路作为胆汁淤积性肝病的治疗靶点。

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

建立慢性胆汁淤积大鼠模型并分组

建立ANIT诱导的慢性胆汁淤积模型,并评估DFO干预的效果

24只Wistar大鼠随机分为对照组(n=8)和模型组(n=16),模型组隔日灌胃2% ANIT-橄榄油溶液,第9周起模型组细分为ANIT组和DFO组,DFO组每日灌胃DFO 100mg/kg,持续4周,第12周末处死。

2

血清生化和组织病理学检测

评估慢性胆汁淤积的肝损伤、炎症和纤维化特点及DFO的影响

检测血清肝功能指标(ALT、AST、ALP、GGT)和血脂(TBIL、DBIL、TBA、TG、TCH、LDL),肝组织进行H&E染色、天狼星红染色和普鲁士蓝染色,并定量胶原沉积和铁沉积,同时检测肝组织羟脯氨酸含量。

3

检测铁代谢指标

评估慢性胆汁淤积对肝内和血清铁水平及铁沉积的影响

使用铁检测试剂盒测定血清总铁、肝组织总铁和Fe2+含量,并通过普鲁士蓝染色观察Fe3+沉积。

4

检测脂质过氧化和抗氧化指标

评估慢性胆汁淤积中氧化应激和铁死亡标志

测定肝组织MDA、GSH含量和GSH-PX活性,并通过Western blot检测铁死亡标志蛋白(ASCL4、COX2)的表达。

5

透射电镜检查线粒体超微结构

验证铁死亡的形态学特征

制备肝组织超薄切片,透射电镜下观察肝细胞线粒体形态。

6

检测抗氧化和铁代谢相关蛋白表达

揭示铁死亡的分子机制

通过Western blot检测Nrf2、Keap1、XCT、GPX4、HO-1以及TFR1、FPN1、DMT1、Steap3、FTH1等蛋白的表达水平。

7

统计分析

验证组间差异的统计学显著性

使用SPSS软件进行统计分析,数据以均值±标准差表示,满足正态性和方差齐性用单因素方差分析(Tukey事后检验),否则用Kruskal-Wallis检验(Dunn事后检验)。

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
橄榄油----
ANITSigma-Aldrich--
去铁胺MedChemExpress--
ALT检测试剂盒Fujifilm Wako Pure Chemical CorporationKF749
AST检测试剂盒Fujifilm Wako Pure Chemical CorporationKK718
ALP检测试剂盒Fujifilm Wako Pure Chemical CorporationEH360
GGT检测试剂盒Yantai Ausbio Biotechnology Co., Ltd.010260
TBIL检测试剂盒Fujifilm Wako Pure Chemical CorporationKK678
DBIL检测试剂盒Fujifilm Wako Pure Chemical CorporationFF870
TBA检测试剂盒Yantai Ausbio Biotechnology Co., Ltd.210428
TG检测试剂盒Sekisui Medical Co., Ltd.L068
TCH检测试剂盒Sekisui Medical Co., Ltd.L979
LDL检测试剂盒Fujifilm Wako Pure Chemical CorporationEG582
自动生化分析仪(TK-40FR)Canon Medical Systems Corporation--
铁检测试剂盒Abcamab83366
酶标仪(Infinite M200 PRO)Tecan Group, Ltd.--
RIPA裂解液Shanghai Sidings BioTech Co., Ltd.SD006
羟脯氨酸检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA030-2
MDA检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA003-1
谷胱甘肽检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA006-2-1
谷胱甘肽过氧化物酶检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA005
全景扫描与分析系统(LEICA SCN 400)Leica Microsystems GmbH--
透射电子显微镜(TK-40FR)FEI; Thermo Fisher Scientific, Inc.--
RIPA裂解缓冲液Shanghai Sidings BioTech Co., Ltd.SD006
蛋白酶抑制剂混合物Shanghai Sidings BioTech Co., Ltd.SD001
QuickBlock™ Western封闭液Beyotime BiotechnologyP0239
抗Nrf2抗体Abcamab137550
抗COX2抗体Abcamab52237
抗GPX4抗体Abcamab125066
抗TFR1抗体Abcamab269513
抗ASCL4抗体Abcamab155282
抗HO-1抗体Abcamab68477
抗Steap3抗体Abcamab151566
抗α-SMA抗体Abcamab7817
抗FPN1抗体Proteintech Group, Inc.26601-1-AP
抗DMT1抗体Proteintech Group, Inc.20507-1-AP
抗FTH1抗体Abmart Pharmaceutical Technology Co., Ltd.PA4412
抗XCT抗体Abmart Pharmaceutical Technology Co., Ltd.T57046
抗Keap1抗体BIOSSbs-3648R
山羊抗兔IgG二抗Beyotime Institute of BiotechnologyA0208
山羊抗小鼠IgG二抗Beyotime Institute of BiotechnologyA0216
β-actin抗体Proteintech66009-1
Clarity Western ECL底物Bio-Rad Laboratories, Inc.1705061
G*Power软件----
SPSS软件IBM Corp.--

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
动物模型建立
ANIT浓度(2%)、给药体积(3ml/kg)、给药频率(隔日)、持续时间(12周)、对照组橄榄油体积(3ml/kg)和给药频率(每日)
阅读提示:Materials and methods: Animal models and experimental design
DFO治疗
DFO剂量(100mg/kg)、给药方式(灌胃)、治疗开始时间(第9周)、持续时间(4周)
阅读提示:Materials and methods: Animal models and experimental design
血清生化检测
血清制备(离心1,000×g,20min,4°C)、检测试剂盒型号和品牌、自动生化分析仪型号
阅读提示:Materials and methods: Biochemical analysis
组织铁含量检测
组织重量(10mg)、缓冲液体积(90μl)、离心条件(16,000×g,10min)、孵育时间和温度(37°C,30min和60min)、检测波长(520nm)
阅读提示:Materials and methods: Detection method of iron ions in serum and the liver
组织学染色
切片厚度(4μm)、天狼星红染色时间(室温1h)、普鲁士蓝染色时间(室温30min)、定量方法(ImageJ,200×,5个随机视野)
阅读提示:Materials and methods: Histopathological evaluation
透射电镜
固定条件(2.5%戊二醛,4°C 4-6h)、切片厚度(50nm)、双染色条件(3%醋酸铀和柠檬酸铅,各15-20min)
阅读提示:Materials and methods: Ultrastructural pathology evaluation
Western blot
蛋白上样量(20μg/泳道)、一抗稀释比例、二抗稀释比例(1:1,000)、内参(β-actin)
阅读提示:Materials and methods: Western blot analysis
统计分析
样本量(n=8/组)、统计方法(方差分析或非参数检验)、显著性水平(P<0.05)
阅读提示:Materials and methods: Statistical analysis