基于蛋白质组学技术探究无机氟致大脑损伤的机制

来源：环境与职业医学杂志 2024年第1期北京时间：

作者：周箫, 万雯, 姜德文, 艾福军, 叶凌, 刘明海, 张艺, 刘艳洁,

摘要：背景慢性过量氟暴露会导致中枢神经系统出现损伤，造成一定程度的学习记忆功能损害，然而其损伤机制尚不明确，仍需进一步探究。目的应用4D非标记定量蛋白质组学技术探究慢性过量氟暴露致大脑损伤的差异表达蛋白及其潜在的作用机制。方法选取SPF级成年SD大鼠24只，雌雄各半，采用随机数字表法分为对照组与染氟组，每组12只。其中，对照组饮用自来水（氟含量＜1 mg·L−1），染氟组饮用氟化钠溶液（氟含量10 mg·L−1），两组均饲以普通鼠饲料（氟含量＜0.6 mg·kg−1）。饲养180 d后称SD大鼠的体重，随后取部分脑组织分别行苏木素-伊红（HE）染色和尼氏体染色的病理学检查，其余脑组织速冻后于−80 ℃保存。每组脑组织样本随机挑选3份进行蛋白质组学检测，筛选出差异表达蛋白并进行亚细胞定位分析，随后进行基因本体（GO）功能分析、京都基因和基因百科全书（KEGG）通路分析、聚类分析及蛋白相互作用网络分析获得关键蛋白。最后选用脑组织样本提取蛋白行蛋白免疫印迹实验检测关键蛋白的表达水平。结果饲养180 d后，染氟组SPF级成年SD大鼠的体重较对照组明显降低（P<0.05）。HE染色结果显示染氟组大鼠脑皮质未见明显形态变化，海马区见神经元丢失、神经元排列层次不整齐、部分神经元嗜酸性变和胞体固缩。尼氏染色结果显示染氟组大鼠脑皮质及海马区神经元染色变浅（尼氏体减少）。蛋白质组学检测共鉴定出6927个蛋白，经过筛选在对照组与染氟组中获得差异表达蛋白206个，包括96个表达上调蛋白和110个表达下调蛋白，差异蛋白主要定位于细胞质（30.6%）、细胞核（27.2%）、线粒体（13.6%）、质膜（13.6%）和胞外（11.7%）。GO分析结果显示差异表达蛋白主要参与铁离子运输、多巴胺神经元分化的调控和炎症反应中呼吸爆发的负调控等生物过程，行使亚铁结合、铁氧化酶活性、细胞因子活性等分子功能，位于滑面内质网膜、膜的固定成分、氯化物通道复合体等细胞组分。KEGG显著富集通路为次级代谢产物的生物合成、碳代谢和多样环境中的微生物代谢等。差异蛋白相互作用网络分析结果显示葡萄糖-6-磷酸异构酶（Gpi）连接度最高。经蛋白免疫印迹实验检测， Gpi在染氟组成年SD大鼠脑组织中表达水平较对照组降低（P<0.05）。结论慢性氟中毒大鼠脑组织中存在多种差异表达蛋白，其功能与次级代谢产物的生物合成、碳代谢和多样环境中的微生物代谢有关； Gpi可能参与慢性过量氟暴露致脑神经损伤。

关键词：慢性氟暴露, 大脑损伤, 蛋白质组学, 差异表达蛋白, 葡萄糖-6-磷酸异构酶,