基于PGC-1α-NRF1-TFAM信号通路探究线粒体生物发生在煤工尘肺大鼠模型中的作用

来源：环境与职业医学杂志 2025年第12期北京时间：

作者：章梅, 韩晓强, 刘琭璐, 王燕, 马鑫, 熊育, 杨惠芳, 张娜,

摘要：背景线粒体生物发生在煤工尘肺纤维化中的作用十分关键，过氧化物酶体增殖物激活受体-γ共激活因子-1α（PGC-1α）-核呼吸因子1（NRF1）-线粒体转录因子A（TFAM）通路在调控线粒体生物发生中的作用不明，故需探究其机制。目的通过体内外实验，探究在大鼠煤工尘肺模型中，PGC-1α-NRF1-TFAM通路在线粒体生物发生中的作用机制。方法（1）动物实验，选择12只SPF级SD雄性大鼠，体重200~220 g，随机分两组，对照组和煤尘组，各6只。适应性饲养一周后，经一次性非暴露式气管内灌注法向煤尘组气管内注入1 mL的50 mg·mL−1煤尘混悬液，对照组注入等量灭菌生理盐水，两个月后取肺，部分制成病理标本分别用于HE染色、Masson染色和透射电镜观察，另一部分用于提取蛋白和mRNA检测相关因子表达，提取线粒体DNA（mtDNA）并通过定量聚合酶链式反应（qPCR）检测进行定量分析。（2）体外实验，制定不同浓度煤尘（50、100、200、400 mg·L−1）对大鼠II型肺泡上皮细胞（RLE-6TN）染毒24 h后，CCK-8法测定细胞活性确定染毒剂量，进行后续实验。透射电镜观察RLE-6TN细胞超微结构变化；分别转染细胞使PGC-1α 过表达（OE‐PGC-1α 组）和低表达（shRNA‐PGC-1α 组），并通过实时荧光定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）检测质粒转染效率；分别通过蛋白质印迹法（Western blot）和RT-qPCR法检测α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）、柠檬酸合酶（CS）、PGC-1α及NRF1、TFAM、纤维连接蛋白（Fn）的相关蛋白及其mRNA表达水平情况；qPCR法检测mtDNA相对含量。结果动物实验结果显示，对照组大鼠肺组织质软，外观粉红，煤尘组肺表面有黑斑，质软色黑。HE染色显示，对照组结构清晰，肺泡壁完整，而煤尘组的肺泡结构破坏，有小结节、纤维化区域。Masson染色显示，煤尘组肺组织可见煤斑，蓝色纤维围绕，对照组则无。煤尘组较对照组纤维化指标α-SMA表达量升高（P<0.05），线粒体生物发生指标CS、PGC-1α、NRF1、TFAM及mtDNA下降（P<0.05）。细胞实验结果显示，煤尘组较对照组细胞密度降低，形态改变。透射电镜观察到，煤尘组相较于对照组线粒体肿胀，线粒体嵴模糊，数量减少。煤尘+OE‐PGC-1α组的线粒体生物发生指标较煤尘+OE‐NC 组升高（P<0.05）；而煤尘+shRNA‐PGC-1α组较煤尘+shRNA‐NC组降低（P<0.05）；相较于对照组，煤尘组纤维化标志物α-SMA的mRNA及蛋白表达水平升高（P<0.05）；PGC-1α过表达可降低α-SMA的表达，而下调PGC-1α则增加其表达（P<0.05）。结论煤尘暴露可引起大鼠肺组织和RLE-6TN细胞的线粒体功能障碍及纤维化，干预PGC-1α-NRF1-TFAM可调节线粒体生物发生进而影响煤尘诱导的肺纤维化。

关键词：煤尘, 纤维化, 线粒体生物发生, 过氧化物酶体增殖物激活受体-γ共激活因子-1α,