国自然双热点：线粒体自噬+铁死亡

今天医思倍给大家分享一篇包含了“线粒体自噬+铁死亡”国自然基金的两个研究热点的SCI佳作，这篇文章无论是参考价值还是借鉴意义上，都值得我们深入学习。

题目：“有机磷阻燃剂TDCPP通过线粒体自噬相关铁死亡在体内外诱导神经毒性”

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研究思路

首先，我们先通过图文摘要来了解下该研究的大体思路。图中的箭头顺序，揭示了本研究发现的调控机制，即TDCPP可能通过PINK1/PAIKIN依赖的线粒体自噬，触发铁死亡，从而引起神经毒性和小鼠学习记忆能力的缺失。但在开展实验时，作者又是从右往左，从宏观到微观，进行机制挖掘。研究分为三部分，第一部分是通过动物实验，证实TDCPP对小鼠行为和神经毒性的影响；第二部分是通过体内体外实验，研究TDCPP与铁死亡的关系；第三部分是通过转录组测序，探讨TDCPP诱导铁死亡的机制和原因。

接下来就让我们一探究竟，学习下这篇文章的详细研究策略吧~

研究结果

1、TDCPP对小鼠行为的影响

有机磷阻燃剂TDCPP常用于建材、家具、床上用品、电子设备和婴儿用品上，可以在空气、水、还有土壤里被检测到。当达到一定浓度时，会对人体产生暴露风险，引起神经毒性。该研究采用1/25中等致死剂量的TDCPP对ICR小鼠进行口服处理，对照组给予花生油，然后开展Morris水迷宫实验检测小鼠的学习和记忆能力。

结果提示，TCDPP可以显著降低小鼠的体重，以及肝、肾、脑的器官指数。同时，水迷宫实验结果提示，实验组小鼠逃避潜伏期的下降幅度显著低于对照组，且TDCPP暴露组的小鼠游泳距离显著增加。说明TDCPP可抑制小鼠的学习记忆能力。

2、TDCPP可减少小鼠海马神经元

随后，该研究收集了实验组和对照组小鼠的海马体组织，采用HE染色和Nissl染色观察小鼠海马体组织的形态学变化。HE染色结果提示，对照组的海马体神经元排列整齐，细胞轮廓和结构清晰，但TDCPP暴露组的神经元有一定程度的丢失。同时，Nissl染色发现，实验组小鼠神经元细胞浆中的尼氏小体数量有所减少。这些结果表明，TDCPP暴露对小鼠有潜在的神经毒性。

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3、TDCPP可诱导小鼠海马体组织中的铁死亡和自噬

该研究进一步检测了TDCPP诱导下小鼠海马体组织中铁死亡和自噬的标志物，来明确TDCPP暴露对铁死亡的影响。其中，脂质过氧化是铁死亡的主要特征，而脂质过氧化产物MDA和抗氧化酶GSH和SOD的水平在两组之间都存在显著差异。此外，铁死亡抑制基因SLC7A11和GPX4的蛋白表达水平在TDCPP暴露组显著降低，铁死亡标记基因COX2的表达在处理组显著升高。同时，自噬启动标志物（mTOR和BECLIN1）、自噬体形成标志物（ATG16L1和LC3）以及自噬体降解标志物（P62和LAMP2）在两组中同样存在显著的表达差异。这些结果表明，TDCPP暴露可诱导小鼠海马体组织的铁死亡和自噬。

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4、TDCPP可诱导PC12细胞铁死亡和自噬

该研究还开展了体外实验，在PC12细胞中证实了TDCPP对铁死亡和自噬的作用。结果提示，在不同浓度的TDCPP处理下，PC12细胞呈剂量依赖性死亡，但和铁死亡抑制剂Fer-1共处理后，IC50值有所上升。PI染色结果提示，TDCPP处理后，PC12细胞发出红色荧光，说明细胞膜完整性明显丧失，而和Fer-1共处理后，这一现象被逆转。此外，在高浓度TDCPP处理组中，细胞中MDA和GSH的水平显著升高，而还原性GSH水平显著降低。

WB实验结果提示，在实验组中，铁死亡抑制基因SLC7A11和GPX4的表达显著降低；铁死亡标记基因COX2的表达显著升高；LPO产物4-HNE的表达显著升高；自噬相关标志物LC3和P62的表达，分别是显著上调和下调，与动物实验的结果一致。因此，这些结果表明，TDCPP暴露可诱导PC12细胞铁死亡和自噬。

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5、RNA-seq分析表明TDCPP诱导线粒体自噬激活

为了挖掘TDCPP诱导自噬和铁死亡的调控机制，该研究对TDCPP处理和未处理的SH-SY5Y细胞开展了转录组测序。结果在两组之间共识别到225个差异表达基因，其中158个上调，67个下调。GO富集结果提示，这些基因参与了线粒体组织、脂肪酸代谢过程、氧化应激反应、细胞脂质代谢以及脂质合成等过程；而KEGG结果提示，差异基因主要参与了谷氨酸代谢、HIF-1信号通路、mTOR信号通路，以及自噬和线粒体自噬的通路。其中，参与线粒体自噬通路的三个基因（PINK1、ULK1、BNIP3L）都在TDCPP处理组显著表达上调。此外，一个阿尔兹海默症相关的外部队列（GSE140828）同样证实，PINK1和ULK1在疾病组里表达上调。因此这些结果证实，TDCPP诱导的神经毒性机制，可能与线粒体自噬的异常调节有关。

6、TDCPP通过诱导线粒体膜电位的丢失来触发线粒体自噬

根据RNA-seq的结果，该研究进一步研究了TDCPP对PINK1/PAIKIN介导的线粒体自噬的影响和原因。首先，WB结果显示，TDCPP暴露增加了PINK1和PARKIN的表达；免疫荧光实验也发现，TDCPP暴露增加了PARKIN在线粒体上的募集。此外，VDAC1（维持线粒体膜电位的离子通道基因）、IP3R（VDAC1的激活剂，会增加线粒体膜对铁离子的通透性）和FTH1（铁存储蛋白）的蛋白表达水平也在TDCPP处理组显著上调。

随后，研究进一步检测了线粒体膜电位的变化。结果发现，TDCPP处理下，JC-1是单体状态，发出绿色荧光，提示膜电位水平低；而对照组膜电位水平高，JC-1会形成聚集物并显示红色荧光。此外， TDCPP处理后，ATP水平显著降低，而ROS水平显著增加。同时， TDCPP处理后，线粒体的二价铁离子水平也有所升高。这些结果提示，TDCPP可能通过激活VDAC通道，诱导铁离子内和线粒体膜电位的丢失，从而触发了线粒体自噬。

研究总结

看到这里不得不说，这篇研究的思路清晰，结构合理。主要的亮点包括：1）将表型和机制研究相结合；2）将体内和体外实验相结合；3）将线粒体自噬和铁死亡热点相结合。唯一的缺陷在于，转录组测序只在SH-SY5Y细胞中开展，而没有用PC12细胞和海马体组织，可能会导致物种差异的产生。但有了前面这些亮点的加持，发9分SCI还真不是什么难事儿~

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