抗氧化劑對二氧化硫誘導的大鼠心臟線粒體損傷的緩解作用

夏 瑾,秦國華,2*,桑 楠

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抗氧化劑對二氧化硫誘導的大鼠心臟線粒體損傷的緩解作用

夏 瑾1,秦國華1,2*,桑 楠1

(1.山西大學環境與資源學院,山西 太原 030006；2.暨南大學環境學院,廣州市環境暴露與健康重點實驗室,廣東 廣州 510632)

采用Wistar大鼠作為模型進行整體動物染毒, SO2組動式吸入SO2(7mg/m3) 28d,每天4h; SO2+NALC (N-乙酰半胱氨酸)組吸入同樣條件的SO2,且自SO2染毒之日起隔天腹腔注射50mg/kg b.w. NALC,對照組吸入新鮮空氣并注射生理鹽水.采用熒光定量PCR技術檢測心臟組織中氧化磷酸化復合體亞基CO1和ATP6以及核轉錄因子PGC1-α、NRF1、TFAM的mRNA轉錄水平;并采用Western blot技術檢測3種線粒體調控基因的蛋白表達.結果發現,在吸入SO2后,核轉錄因子PGC1-α、NRF1、TFAM的mRNA轉錄和蛋白表達水平顯著降低,并且2種亞基CO1和ATP6的mRNA轉錄水平也顯著下降,而抗氧化劑NALC處理能夠明顯緩解3種核轉錄因子及2種復合體亞基表達水平的下降.提示SO2暴露通過下調PGC1-α、NRF1、TFAM表達來影響線粒體DNA的轉錄,干擾氧化磷酸化重要組分的合成,該過程發生機制可能與自由基的產生相關,而抗氧化劑的使用可有效緩解SO2誘導的心臟線粒體損傷作用.

SO2；抗氧化劑；線粒體；氧化磷酸化

作為一種主要的氣態大氣污染物, SO2可通過含硫化石燃料的燃燒、汽車尾氣的排放等形式進入到環境中[1].SO2能夠迅速有效地被生物體上呼吸道吸收,隨后轉變為亞硫酸鹽和亞硫酸氫鹽的衍生物,隨體液循環運輸至外周器官[2].流行病學研究表明,SO2與日益升高的心血管疾病住院率之間存在明確的相關性,在誘發缺血性心臟疾病的過程中具有重要作用[3].動物實驗結果表明,吸入SO2以后,心臟組織中亞硫酸鹽的含量顯著升高[4].實驗室前期研究表明,SO2可誘導小鼠心臟和肺部發生氧化損傷[5].線粒體是暴露于SO2的小鼠心肌細胞中最敏感的細胞器[6].線粒體是氧化磷酸化的主要場所,而亞硫酸鹽的毒性與線粒體氧化磷酸化功能受損有關[7].研究證實,吸入SO2后可在小鼠心肌層觀察到線粒體腫脹、嵴的減少和消失、心肌肌原纖維的紊亂[6].維持心臟的收縮需要較高且穩定的ATP水平,而線粒體功能障礙則會對心肌產生極端不利的影響,有研究證明線粒體功能損傷與心衰相關[8].越來越多的研究表明線粒體功能障礙與心血管疾病密切相關.本課題組研究發現, SO2吸入會導致大鼠心臟氧化磷酸化復合體——細胞色素C氧化酶(復合體IV)和ATP合酶(復合體V)亞基的mRNA轉錄水平發生改變[9].氧化磷酸化負責產生行使正常的細胞功能時所需的大部分ATP,氧化磷酸化過程受多種因子和生物過程如激素水平、供氧、轉錄因子等的調控,一些轉錄因子如轉錄輔激活物過氧化物酶體增殖物激活受體-γ輔助活化因子-1α(PGC-1α)、核呼吸因子1 (NRF1)、線粒體轉錄因子A(TFAM)在細胞核-線粒體信息通訊過程中發揮重要作用[10-11].而SO2吸入會通過降低這些與線粒體氧化磷酸化相關的轉錄因子的表達來影響線粒體DNA的復制及轉錄,進而導致線粒體功能受損[9].

本研究通過測定大鼠心臟線粒體氧化磷酸化調控基因PGC1-α、NRF1和TFAM的mRNA轉錄水平和蛋白表達水平以及氧化磷酸化復合體的2種亞基CO1和ATP6的mRNA轉錄水平,來檢測抗氧化劑對SO2誘導的大鼠心臟線粒體損傷的改善效應.

1 材料與方法

1.1 主要試劑

NALC(N-乙酰半胱氨酸)購自Sigma公司;提取總RNA時所用Trizol、反轉試劑盒以及熒光定量PCR試劑均購自于Takara公司;引物合成由上海英濰捷基生物有限公司完成; anti-GAPDH抗體購自Cell Signaling Technology; anti-PGC1-α、anti- NRF1、anti-TFAM抗體均購自于Bioss公司;其余試劑均為國產分析純.

1.2 整體動物染毒實驗

體重200g左右的SPF級Wistar成年雄性大鼠21只,購自河北實驗動物中心,隨機分為3組,每組7只,分別為對照組、SO2組、SO2+NALC組. 12h晝夜周期,外界溫度為(24±2)℃,濕度為50%±5%,其中SO2組和SO2+NALC組暴露于7mg/m3的SO2中進行動式吸入染毒,對照組接受過濾后的潔凈空氣.每天染毒4h,持續染毒28d. SO2自動監測儀實時監測箱體內SO2濃度,染毒期間禁水禁食,其余時間自由進水進食. SO2+NA LC組自染毒之日起以腹腔注射的方式隔天注射50mg/kg (b.w.) NALC,對照組和SO2組注射生理鹽水.染毒結束后處死大鼠,組織放入液氮中速凍隨后轉入-80℃儲存.

1.3 總RNA的提取與熒光定量PCR

取50~100mg大鼠心臟組織,用Trizol提取總RNA,甲醛變性瓊脂糖凝膠電泳檢測RNA完整性,確保OD260/280值處于1.8~2.0范圍內,取1μg總RNA,使用反轉試劑盒合成cDNA,將產物放置于-80 ℃備用. IQ5Real-Time PCR系統(Bio-Rad,USA)進行擴增,熒光定量PCR所用的引物序列見表1. PCR反應體積為20μL,其中含有1μL cDNA,10μL SYBR Premix Ex Taq,上下游引物各1μL, H2O 7μL.反應條件為:95℃ 3min, 95℃ 20s, 55℃ 20s, 72℃ 20s,所有PCR擴增片段的大小均已經溴化乙啶染色的瓊脂糖凝膠電泳證實.

表1 熒光定量PCR所用引物序列

1.4 總蛋白的提取與Western blot

取大鼠心臟組織50~80mg,加入1mL裂解緩沖液,成分為:1%乙基苯基聚乙二醇(Nonidet P40), 1mmol/L乙二胺四乙酸(EDTA), 125mmol/L氟化鈉(sodium fluoride), 0.5mmol/L釩酸鈉(sodium vanadate), 2.5μg/mL抑肽酶(aprotinin), 5μg/mL胃蛋白酶抑制劑(pepstatin), 50μg/mL亮抑酶酞(leupeptin), 25μmol/L苯甲基磺酰氟(PMSF), 25μg/mL胰蛋白酶抑制劑(trypsin inhibitor).勻漿至無組織塊后, 4℃, 13000r/min離心15min,取上清.以BSA作為標準蛋白,考馬斯亮藍法測定蛋白質濃度, -80℃備用.Western blot檢測目的蛋白表達水平: 50μg蛋白上樣量,加蛋白上樣緩沖液,聚丙烯酰胺凝膠電泳分離蛋白,將蛋白電轉至硝酸纖維素膜上,封閉,加對應的一抗與目的蛋白特異性結合,4℃孵育過夜,清洗一抗,加熒光二抗與一抗結合,清洗二抗, LI-COR Odyssey紅外熒光系統掃描檢測,結果表示為目的蛋白與GAPDH蛋白的灰度比值.

1.5 數據統計學處理

用SPSS 17.0對數據進行統計分析.數據以均值±標準誤(mean±SE)的形式表示,用two-way ANOVA及事后LSD檢驗統計SO2組與對照組、SO2組與SO2+NALC組之間的差異顯著性.<0.05認為具有統計學上的顯著性差異.

2 結果

2.1 SO2暴露對大鼠心臟組織中CO1和ATP6mRNA轉錄水平的影響

圖1 SO2暴露對大鼠心臟組織中CO1和ATP6mRNA轉錄水平的影響

與對照組相比:*<0.05,**<0.01;與SO2組相比:#<0.01,##<0.001

由圖1可知, SO2吸入后,大鼠心臟組織中ATP6和CO1的mRNA轉錄水平分別為對照組的0.59倍和0.72倍,與對照組相比顯著下降,而SO2+NALC組ATP6和CO1的mRNA轉錄水平均恢復至對照組的1.19倍,表明NALC能夠顯著恢復ATP6和CO1的mRNA轉錄水平.

2.2 SO2暴露對大鼠心臟組織中PGC1-α、NRF1和TFAM mRNA轉錄水平的影響

由圖2可知, SO2吸入后大鼠心臟組織中PGC1-α、NRF1和TFAM mRNA轉錄水平分別為對照組的0.68倍、0.71倍和0.74倍,顯著低于對照組水平,而SO2+NALC組PGC1-α、NRF1和TFAM的mRNA轉錄水平分別恢復至對照組的0.98倍、1.01倍和0.99倍,表明NALC能夠顯著且有效地恢復PGC1-α、NRF1和TFAM的mRNA轉錄至對照組水平.

圖2 SO2暴露對大鼠心臟組織中PGC1-α、NRF1和TFAM mRNA轉錄水平的影響

與對照組相比:*<0.05;與SO2組相比:#<0.05,##<0.01

2.3 SO2暴露對大鼠心臟組織中PGC1-α、NRF1和TFAM蛋白表達水平的影響

與對照組相比:*<0.01,**<0.001;與SO2組相比:#<0.05,###<0.001

由圖3可知, SO2吸入后,大鼠心臟組織中PGC1-α、NRF1和TFAM蛋白表達水平分別為對照組的0.53倍、0.36倍和0.68倍,與對照組相比下降極其顯著,而SO2+NALC組PGC1-α、NRF1和TFAM的蛋白表達水平分別恢復至對照組的0.71倍、0.79倍和0.70倍,分別升高了34%、119%和2.9%,表明NALC能夠非常顯著地恢復PGC1-α和NRF1的蛋白表達水平,并一定程度上提高了TFAM的蛋白表達水平.

2.4 雙因素無重復實驗方差分析

如表2所示,SO2處理顯著影響各目的基因的mRNA轉錄和蛋白表達水平,NALC處理除了對TFAM的蛋白表達水平的影響無統計學差異,對其他目的基因的mRNA轉錄和蛋白表達水平均影響顯著.

3 討論

近年來,流行病學研究發現,空氣污染物如SO2、PM2.5等與心血管疾病發病率和死亡率的升高密切相關[12].其中SO2作為一種全身性毒物[13-15],其對亞細胞結構的損傷已經受到廣泛的關注.實驗室前期研究表明,SO2可引起小鼠幾種組織器官(包括心臟)超微結構發生不同程度的改變,在不同的亞細胞結構中,線粒體受損傷最為嚴重[6].線粒體是真核細胞產生能量的主要場所,其代謝產生的能量是機體內能量的主要來源.心臟作為機體消耗能量最大的器官,心肌細胞活動對線粒體高度依賴,與其他肌細胞相比,心肌細胞所含線粒體更為豐富.線粒體大約構成了心肌細胞總胞漿量的1/3,主要依靠線粒體氧化磷酸化來獲取能量.線粒體氧化磷酸化主要成分受核DNA (nDNA)和線粒體DNA (mtDNA)的雙重控制. TFAM是一個由核基因編碼的蛋白,可調節線粒體DNA的復制和轉錄[16-17],而NRF1能活化TFAM的表達[10,18]. PGC1-α作為一個重要的輔激活因子,能誘導NRF1表達,與NRF1結合后共同作用于TFAM的啟動子區,調節線粒體基因組的轉錄與復制[19].細胞色素C氧化酶由13個亞基組成,其中最大的3個亞基CO1、CO2、CO3是由mtDNA編碼[20]. ATP合酶由12個多肽組成,其中ATP6和ATP8由mtDNA編碼[21].與細胞的nDNA相比,mtDNA是母系遺傳,沒有組蛋白保護,呈裸露狀態,又缺乏有效的修復系統,而且為不對稱復制,復制頻率和次數高,因此mtDNA更易受損傷.而CO1和ATP6作為mtDNA編碼的與線粒體能量代謝相關基因也更易受到SO2影響.

表2 雙因素無重復實驗方差分析

注:雙因素方差分析F值如表所示,分子自由度均為1,熒光定量PCR結果的分母自由度為18,蛋白免疫印記結果的分母自由度為6;*<0.05,**<0.01, ***<0.01.

本研究選取7mg/m3作為SO2整體動物染毒濃度,出于以下兩點考慮:首先,美國國家職業安全衛生研究所推薦的職業工作環境中SO2濃度為0.5~ 20.0mg/m3[22].其次,在本研究中動物每天暴露于SO2的時間為4h,但實際情況下人或動物則是每天24h暴露于污染的大氣中.因此,本研究使用的7mg/m3高于人類嗅覺閾值,與職業工作環境的濃度相一致[23].

在本研究中,吸入SO2后顯著降低了大鼠心臟組織中3種調控基因PGC1-α、NRF1和TFAM的轉錄和翻譯水平,并且由mtDNA編碼的CO1和ATP6的mRNA水平也發生了顯著下降,實驗室前期研究表明吸入SO2可顯著降低大鼠心臟組織線粒體中的ATP含量[24].上述結果提示SO2可能通過下調PGC1-α、NRF1和TFAM 3種核轉錄因子,影響線粒體DNA的復制和轉錄,下調線粒體DNA編碼的呼吸鏈復合體亞基的表達水平,干擾線粒體的生物合成,影響氧化磷酸化.由于維持心臟收縮功能需要較高水平的ATP,因此一旦發生線粒體功能障礙將會對心肌細胞產生極其不利的影響.研究表明發生充血性心力衰竭的心肌細胞中線粒體基因轉錄水平低,PGC1-α、NRF1和TFAM表達水平下調[10].因此推測SO2所引起的人群中缺血性心臟病、心力衰竭等心血管疾病的發生可能是通過線粒體電子傳遞鏈上重要組分來影響線粒體的呼吸作用及能量代謝,繼而對心臟功能產生不利影響.

已有研究表明, SO2急性暴露導致小鼠心臟組織中氧化應激水平升高[5],并且在受到亞硫酸鹽刺激的人中性粒細胞中能夠檢測到?SO3–, ?SO4–, ?OOH, ?OH自由基的存在[25].最近有研究顯示,無論過氧化氫存在與否,線粒體亞血紅素蛋白細胞色素C均能夠將亞硫酸鹽氧化為亞硫酸鹽自由基[26].而亞硫酸鹽自由基是一種強效氧化劑,能夠氧化或破壞任何一種生物分子,所以亞硫酸鹽自由基可能與SO2導致的線粒體損傷有關.因此,在本研究中加入了抗氧化劑NALC,同時也是一種自由基清除劑.有報道指出,腹腔注射50mg/kg b.w. NALC時能有效抑制四氯化碳及硫代乙酰胺誘導的大鼠肝臟纖維化及肝損傷[27],所以在本研究中采用了相同的NALC劑量.結果表明, NALC處理可顯著提高PGC1-α、NRF1和TFAM 3種調控基因的mRNA轉錄和蛋白表達水平,同時顯著增加了2種氧化磷酸化復合體亞基CO1和ATP6的mRNA轉錄水平.前期研究發現, NALC處理可顯著降低SO2對心肌細胞內ROS所產生的誘導作用[28].這一結果提示SO2對線粒體產生損傷可能是通過誘導自由基的產生,影響PGC1-α、NRF1和TFAM等的轉錄,進而抑制線粒體電子傳遞鏈重要組分的合成,而NALC能夠通過清除ROS來有效抑制這種現象.

線粒體是產生ROS的主要細胞器,低氧水平(比如缺血)會降低呼吸鏈的效率,導致ROS的產生[29].研究表明,呼吸鏈產生的ROS參與了體細胞mtDNA損傷的過程[30].其他研究發現, As2O3能夠誘導ROS產生導致小鼠卵母細胞mtDNA損傷[31].在本研究中,吸入SO2導致mtDNA編碼的氧化磷酸化復合體亞基CO1和ATP6的mRNA轉錄水平明顯降低,而SO2+NALC處理組mtDNA編碼亞基的mRNA水平顯著升高,提示吸入SO2引起的mtDNA損傷可通過抑制ROS產生來得到有效緩解.研究發現一些細胞因子諸如TNF-α和TGF-β能夠降低PGC1-α及其下游靶基因的mRNA表達水平[32-33],但越來越多的證據表明MAPK、ERK1/2信號通路在PGC1-α調節線粒體功能過程中發揮重要作用[34,35],然而具體機制仍需進一步研究證實.

4 結論

4.1 吸入SO2引起大鼠心臟組織PGC1-α、NRF1和TFAM 3種調控基因的轉錄和翻譯水平顯著降低.

4.2 吸入SO2引起大鼠心臟組織氧化磷酸化復合體亞基CO1和ATP6的mRNA轉錄水平顯著降低.

4.3 抗氧化劑NALC能夠顯著緩解SO2引起的線粒體能量代謝相關基因表達水平的下降,提示該過程可能與自由基的產生相關.

[1] Brook R D, Franklin B, Cascio W, et al. Air pollution and cardiovascular disease: A statement for healthcare professionals from the expert panel on population and prevention science of the American heart association [J]. Circulation, 2004,109:2655–2671.

[2] Shapiro R. Genetic effects of bisulfite (sulfur dioxide) [J]. Mutat. Res., 1977,39:149–175.

[3] Sunyer J, Ballester F, Tertre A L, et al. The association of daily sulfur dioxide air pollution levels with hospital admissions for cardiovascular diseases in Europe (the Aphea-II study) [J]. Eur. Heart J, 2003,24: 752–760.

[4] Meng Z, Li R, Zhang X. Levels of sul?te in three organs from mice exposed to sulfur dioxide [J]. Inhal. Toxicol., 2005,17:309–313.

[5] Meng Z, Qin G, Zhang B, et al. Oxidative damage of sulfur dioxide inhalation on lungs and hearts of mice [J]. Environ. Res., 2003,93: 285–292.

[6] Meng Z, Liu Y. Cell morphological ultrastructural changes in various organs from mice exposed by inhalation to sulfur dioxide [J]. Inhal. Toxicol., 2007,19:543–551.

[7] Hadler H I, Cook G L. The mitochondrial activation of sulfate and arsenate and their role in carcinogenesis [J]. J Environ. Pathol. Toxicol., 1979,2(3):601-612.

[8] Tsutsui H, Kinugawa S, Matsushima S. Oxidative stress and mitochondrial DNA damage in heart failure [J]. Circ. J, 2008,72:A31– A37.

[9] Qin G, Wu M, Wang J, et al. Sulfur dioxide contributes to the cardiac and mitochondrial dysfunction in rats [J]. Toxicol. Sci., 2016,151(2): 334-346.

[10] Garnier A, Fortin D, Deloménie C, et al. Depressed mitochondrial transcription factors and oxidative capacity in rat failing cardiac and skeletal muscles [J]. J. Physiol., 2003,551:491–501.

[11] Scarpulla R C. Nuclear activators and co-activators in mammalian mitochondrial biogenesis [J]. Biochim. Biophys. Acta, 2002,1576: 1–14.

[12] Newby D E, Mannucci P M, Tell G S.Expert position paper on air pollution and cardiovascular disease [J]. Eur. Heart J, 2015,36(2): 83-93.

[13] Meng Z. Oxidative damage of sulfur dioxide on various organs of mice: sulfur dioxide is a systemic oxidative damage agent [J]. Inhal. Toxicol., 2003,15:181-195.

[14] Meng Z, Qin G, Zhang B. DNA damage in mice treated with sulfur dioxide by inhalation [J]. Environ. Mol. Mutagen., 2005,46:150-155.

[15] Meng Z, Qin G , Zhang B, et al. DNA damaging effects of sulfur dioxide derivatives in cells from various organs of mice [J]. Mutagenesis, 2004,19(6):465-468.

[16] Parisi M A, Clayton D A. Similarity of human mitochondrial transcription factor 1to high mobility group proteins [J]. Science, 1991,17,252(5008):965-969.

[17] Scarpulla R C. Transcriptional paradigms in mammalian mitochondrial biogenesis and function [J]. Physiol. Rev., 2008,88(2):611-38.

[18] Ryan M T, Hoogenraad N J. Mitochondrial-nuclear communications [J]. Annu. Rev. Biochem., 2007,76:701-22.

[19] Finck B N, Kelly D P. Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-1 (PGC-1) regulatory cascade in cardiac physiology and disease [J]. Circulation, 2007,115(19):2540-8.

[20] 柏干榮,陸松敏.缺血缺氧與線粒體DNA編碼細胞色素氧化酶基因損傷 [J]. 創傷外科雜志, 2004,6:230-232.

[21] 蔡 成,常立文,盧紅艷,等.高氧對早產新生大鼠肺組織細胞色素-β、三磷酸腺苷合成酶6表達的影響[J]. 實用兒科臨床雜志, 2006,21:541-544.

[22] Dutch Expert Committee on Occupational Standards. Sulphur dioxide; health-based recommended occupational exposure limit, 5th ed [Z]. (ISBN 90-5549-507-7), Hague, The Netherlands: Health Council of the Netherlands Press, 2003.

[23] Sang N, Yun Y, Li H, et al. SO2inhalation contributes to the development and progression of ischemic stroke in the brain [J]. Toxicological Sciences, 2010,114(2):226-236.

[24] Qin G, Wu M, Wang J, et al. Sulfur Dioxide Contributes to the Cardiac and Mitochondrial Dysfunction in Rats [J]. Toxicol. Sci., 2016, 151(2):334-346.

[25] Ranguelova K, Rice A B, Khajo A, et al. Formation of reactive sulfite- derived free radicals by the activation of human neutrophils: an ESR study [J]. Free Radic. Biol. Med., 2012,52:1264–1271.

[26] Velayutham M, Hemann C F, Cardounel A J, et al. Sulfite oxidase activity of cytochrome c: role of hydrogen peroxide [J]. Biochem. Biophys., 2016,5:96–104.

[27] Nissar A U, Farrukh M R, Kaiser P J, et al. Effect of N-acetyl cysteine (NAC), an organosulfur compound from Allium plants, on experimentally induced hepatic prefibrogenic events in Wistar rat [J]. Phytomedicine, 2013,20(10):828-833.

[28] 夏 瑾,秦國華,桑 楠.二氧化硫及其衍生物對大鼠心肌細胞膠原蛋白表達的影響 [J]. 環境科學學報, 2017,37(4):1601-1607.

[29] Arany Z, Foo S Y, Ma Y. HIF-independent regulation of VEGF and angiogenesis by the transcriptional coactivator PGC-1α [J]. Nature, 2008,451(7181):1008-1012.

[30] Lebrecht D, Walker U A. Role of mtDNA lesions in anthracycline cardiotoxicity [J]. Cardiovasc. Toxicol., 2007,7:108–113.

[31] Zhang W, Liu Y, An Z, et al. Mediating effect of ROS on mtDNA damage and low ATP content induced by arsenic trioxide in mouse oocytes [J]. Toxicol., 2011,25:979–984.

[32] Valerio A, Cardile A, Cozzi V, et al. TNF-alpha downregulates eNOS expression and mitochondrial biogenesis in fat and muscle of obese rodents [J]. J. Clin. Invest., 2006,116(10):2791-2798.

[33] Sohn E J, Kim J, Hwang Y, et al. TGF-β suppresses the expression of genes related to mitochondrial function in lung A549cells [J]. Cell Mol. Biol., 2012,58(suppl.):1763-1767.

[34] Yan W, Zhang H, Liu P, et al. Impaired mitochondrial biogenesis due to dysfunctional adiponectin-AMPK-PGC-1a signaling contributing to increased vulnerability in diabetic heart. Basic [J]. Res. Cardiol., 2013,108:329.

[35] Zhu J H, Gusdon A M, Cimen H, et al. Impaired mitochondrial biogenesis contributes to depletion of functional mitochondria in chronic MPPt toxicity: Dual roles for ERK1/2 [J]. Cell Death Dis., 2012,3(5):e312.

Antioxidants alleviated sulfur dioxide-induced mitochondrial damage in rat hearts.

XIA Jin1, QIN Guo-hua1,2*, SANG Nan1

(1.College of Environmental Science and Resources, Shanxi University, Taiyuan 030006, China；2.Guangzhou Key Laboratory of Environmental Exposure and Health, School of Environment, Jinan University, Guangzhou 510632, China)., 2018,38(8)：3129~3134

Male Wistar rats were exposed to SO2(7mg /m3) for 28 days, 4 hours per day in SO2group. Rats in SO2+NALC group were exposed to SO2and NALC (50mg/kg b.w., i.p.) every other day, which was dissolved in saline. Rats in control group were exposed to filtered air and saline. The mRNA levels of complexes IV and V subunits (CO1&ATP6) and three mitochondrial transcript factors (PGC1-α, NRF1, TFAM) were analyzed by real-time RT-PCR after exposure. And the protein levels of the above three mitochondrial transcript factors were detected by Western blot. The results showed thatthe mRNA and protein expression levels of PGC1-α, NRF1and TFAM were decreased significantly after SO2inhalation, combined with the down-regulations of CO1&ATP6 on mRNA levels. But NALC could alleviate the depressions of these genes. It indicated that SO2exposure could impact the transcription of mitochondria DNA through PGC1-α-NRF1-TFAM down-regulation, interfere the synthesis of important components of oxidative phosphorylation. The mechanism might be related to the production of free radicals. Antioxidants could be used to alleviate sulfur dioxide-induced mitochondrial damage in rat hearts.

SO2；antioxidants；mitochondria；oxidative phosphorylation

X503.22

A

1000-6923(2018)08-3129-06

夏 瑾(1993-),女,河南民權人,山西大學碩士研究生,研究方向為環境毒理學.

2018-01-06

國家自然科學基金資助項目(21777091);廣州市環境暴露與健康重點實驗室開放基金資助項目(GZKLEEH201612);環境化學與生態毒理學國家重點實驗室開放基金資助項目(KF2016-17)

* 責任作者, 教授, qinguojua@sxu.edu.cn