郭東光,張凱波,邱駿峰,陳明艷

(新鄉(xiāng)學(xué)院生物工程學(xué)院/動(dòng)物疫病分子診斷河南省工程實(shí)驗(yàn)室,河南新鄉(xiāng) 453000)

氟中毒已是一個(gè)嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問(wèn)題,據(jù)報(bào)道每天口服0.15 mg/kg氟化物可能會(huì)發(fā)生不良反應(yīng)[1]。成年人攝入16～64 mg/kg氟化物后會(huì)導(dǎo)致死亡,兒童攝入3～16 mg/kg氟化物即可致命。相關(guān)研究報(bào)道,全球約有2億人氟化物攝入量超過(guò)了世界衛(wèi)生組織(World health organization,WHO)推薦的1.5 mg/L水平。中國(guó)和印度是受氟影響最為嚴(yán)重的國(guó)家之一,地下水中的氟濃度可高達(dá)48 mg/L。氟化工業(yè)廢水含量為96.8 mg/L,特殊情況下可達(dá)到3 000～5 000 mg/L[2]。

線粒體是細(xì)胞的主要供能細(xì)胞器,與調(diào)控真核細(xì)胞的生理功能密切相關(guān)[3]。在能量代謝、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞分化、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和鐵代謝中發(fā)揮重要作用。大量研究表明,機(jī)體長(zhǎng)期接觸氟或吸收異常濃度的氟后可導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)育不良,降低細(xì)胞增殖和分化能力,進(jìn)而引發(fā)線粒體功能障礙,如干擾呼吸鏈復(fù)合體的表達(dá),通過(guò)產(chǎn)生活性氧(reactive oxygen species,ROS)、促炎信號(hào)或線粒體膜通透性增加等引起細(xì)胞損傷或凋亡這些變化均與細(xì)胞線粒體超微結(jié)構(gòu)的破壞密切相關(guān)[4]。同時(shí),因線粒體功能障礙也打破了組織中氧分子的穩(wěn)態(tài)平衡,導(dǎo)致正常的細(xì)胞生物學(xué)過(guò)程破壞,進(jìn)而引發(fā)基因損傷和生物功能障礙,也是引發(fā)細(xì)胞凋亡和損傷的重要因素[5]。因此,本文主要討論氟對(duì)線粒體損傷的影響,主要闡述了其具體作用途徑和分子機(jī)制,為預(yù)防和控制氟污染提供理論依據(jù)和參考。

1 線粒體障礙與細(xì)胞凋亡

線粒體是細(xì)胞凋亡途徑的核心,參與該通路的有3種關(guān)鍵蛋白類型,即B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2(B-cell lymphoma 2,Bcl-2)家族蛋白、半胱氨酸天冬酶(cysteine-aspartic acid proteases,caspase)和線粒體促凋亡蛋白。此外,作為氧化應(yīng)激的信號(hào),細(xì)胞內(nèi)ROS水平的升高,也可以激活細(xì)胞凋亡信號(hào)通路。一旦凋亡刺激信號(hào)發(fā)生,過(guò)量的ROS產(chǎn)生有助于大分子氧化,導(dǎo)致自由基攻擊膜磷脂,隨后通過(guò)誘導(dǎo)脂質(zhì)過(guò)氧化、線粒體膜去極化等導(dǎo)致膜損傷[6]。

線粒體既是ROS的目標(biāo),也是細(xì)胞內(nèi)ROS產(chǎn)生的主要來(lái)源。一方面細(xì)胞色素C(cytochrome C,Cyt C)的釋放可導(dǎo)致ROS的產(chǎn)生。另外,ROS的形成也進(jìn)一步打開了線粒體通透性過(guò)渡孔(mitochondrial permeability transition pore,MPTP),破壞了線粒體膜電位(mitochondrial membrane potential,MMP),引發(fā)Cyt C的釋放和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(cysteine-aspartic acid protease-3,caspase-3)的裂解,最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。此外,ROS也可以斷裂DNA的單鏈或雙鏈,激活DNA依賴的蛋白激酶和腫瘤蛋白53(tumor protein 53,p53),導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[7]。

1.1 氟暴露后ROS積聚引發(fā)線粒體損傷及細(xì)胞凋亡

ROS的變化與細(xì)胞衰竭密切相關(guān),氟化物的積累會(huì)導(dǎo)致大量ROS的產(chǎn)生,通過(guò)激活激酶和caspase級(jí)聯(lián),導(dǎo)致細(xì)胞膜氧化、線粒體、蛋白質(zhì)和DNA損傷以及細(xì)胞死亡[8]。轉(zhuǎn)錄組分析表明,氟化鈉(NaF)可增加靈芝中環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)的表達(dá)水平和細(xì)胞凋亡,證明cAMP在線粒體誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡中發(fā)揮重要作用[9]。Yan X等[10]報(bào)道NaF通過(guò)調(diào)節(jié)線粒體途徑,如降低MMP和ROS增加,對(duì)H9C2心肌細(xì)胞產(chǎn)生毒性作用進(jìn)而引發(fā)細(xì)胞凋亡。此外,氟可以顯著提高人甲狀腺細(xì)胞、臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞和腎組織中的ROS水平,從而導(dǎo)致氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡。另外,長(zhǎng)期暴露于高劑量的氟化物可導(dǎo)致大鼠腎臟中膜脂的改變和過(guò)氧化,誘導(dǎo)肝臟氧化應(yīng)激,導(dǎo)致肝細(xì)胞凋亡[6]。在豬肝臟中的研究也表明,氟暴露后導(dǎo)致線粒體功能障礙,通過(guò)上調(diào)氧化應(yīng)激水平、誘導(dǎo)脂質(zhì)過(guò)氧化,激活的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-9(cysteine-aspartic acid protease-9,caspase-9)和caspase-3來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[11]。

阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)時(shí)一種神經(jīng)退行性疾病,與β-淀粉樣肽(β-amyloid peptide,Aβ)的形成密切相關(guān)。研究顯示,Aβ可導(dǎo)致漸進(jìn)性突觸損傷,破壞線粒體電子轉(zhuǎn)移鏈,增加ROS產(chǎn)生,進(jìn)而引發(fā)細(xì)胞凋亡[12]。此外,作為腦中的免疫細(xì)胞,當(dāng)小膠質(zhì)細(xì)胞當(dāng)受到異常刺激、神經(jīng)毒性物質(zhì)、感染或損傷時(shí),會(huì)形成促炎細(xì)胞因子,如白細(xì)胞介素-6 (interleukin-6,IL-6)、白細(xì)胞介素-1β (interleukin-1β,IL-1β)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-Α,TNF-α)等,與ROS一起誘發(fā)神經(jīng)炎癥和神經(jīng)退行性病變[13],進(jìn)而引發(fā)細(xì)胞損傷或細(xì)胞凋亡。

1.2 氟暴露后線粒體外膜損傷介導(dǎo)細(xì)胞凋亡

線粒體外膜通透性在線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡途徑中發(fā)揮重要作用,其通透性增加可導(dǎo)致Cyt C等促凋亡蛋白從線粒體釋放到細(xì)胞質(zhì),進(jìn)而引發(fā)caspase激活和細(xì)胞凋亡。同時(shí),發(fā)生在細(xì)胞凋亡之前的MMP的破壞也是由線粒體外膜通透性增加所介導(dǎo)的,其可以促使線粒體膜內(nèi)外跨膜離子濃度梯度擴(kuò)散[14]。Anuradha C D等[15]研究證實(shí),氟化物可作為一種解偶聯(lián)劑誘導(dǎo)Cyt C的釋放的根本原因是其可以提高線粒體外膜通透性。作為線粒體介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的先決條件,MMP與Bcl-2家族蛋白重組密切相關(guān)。Yang S等[16]發(fā)現(xiàn)NaF可通過(guò)降低成骨細(xì)胞中Bcl-2 mRNA表達(dá),提高Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bcl-2 associated X protein,Bax)mRNA表達(dá),進(jìn)而增加線粒體外膜通透性,激活線粒體凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。因此,線粒體膜通透性的增加是氟誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡發(fā)生的必要條件,而MMP的破壞是線粒體外膜通透增加的重要因素。因此,大量ROS積累改變線粒體外膜通透性,激活線粒體介導(dǎo)的凋亡途徑,最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[17]。

2 氟暴露后的內(nèi)源性細(xì)胞凋亡途徑

2.1 氟暴露后線粒體膜電位破壞介導(dǎo)的Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)引發(fā)細(xì)胞凋亡

細(xì)胞或組織中過(guò)多的脂質(zhì)過(guò)氧化物積累會(huì)破壞MMP,促進(jìn)線粒體中促凋亡蛋白的釋放,包括Cyt C、caspase的第二線粒體半胱氨酸蛋白酶活化因子/直接抑制凋亡結(jié)合蛋白(second mitochondrial activator of caspases/direct inhibitors of apoptosis binding protein with low pI,Smac/Diablo)、絲氨酸蛋白酶高溫需求蛋白A2/Omi(serine protease high-temperature-requirement protein A2/Omi,HtrA2/Omi)、凋亡誘導(dǎo)因子(apoptosis inducing factor,AIF)和核酸內(nèi)切酶G(endonuclease G,Endo G)等[18]。當(dāng)Cyt C從膜間隙釋放到細(xì)胞質(zhì)后,可以啟動(dòng)caspase凋亡依賴通路,結(jié)合凋亡蛋白酶激活因子-1(apoptosis protease activating factor,Apaf-1)和半胱氨酸蛋白酶-9(procaspase-9)構(gòu)成凋亡小體,促進(jìn)caspase-9的激活。然后,激活的caspase-9裂解并激活下游的caspase-3、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-6(cysteine-aspartic acid protease-6,caspase-6)和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-7(cysteine-aspartic acid protease-7,caspase-7),導(dǎo)致裂解的聚腺苷酸核糖聚合酶(cleaved poly-adp-ribose polymerase,PARP)裂解和細(xì)胞凋亡[19]。

眾多的研究結(jié)果已經(jīng)證實(shí)氟暴露后可以引發(fā)caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng),進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞損傷或凋亡。如氟暴露可增加大鼠腎臟和人類牙齦成纖維細(xì)胞中Cyt C蛋白表達(dá)水平和caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)。NaF還可通過(guò)提高HL-60細(xì)胞、Leydig細(xì)胞、H9C2心肌細(xì)胞、卵母細(xì)胞、人肺BEAS2B細(xì)胞、大鼠肝臟、胸腺細(xì)胞中Cyt C、caspase-3和caspase-9 mRNA或蛋白水平來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[6]。Wang L等[20]通過(guò)免疫印跡法檢測(cè)到了激活的半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-8(cysteine-aspartic acid protease-8,caspase-8)、caspase-3和PARP,并發(fā)現(xiàn)了其可誘導(dǎo)成釉細(xì)胞凋亡。在K562癌細(xì)胞系中,NaF處理后較高的PARP裂解也與細(xì)胞凋亡的發(fā)生密切相關(guān)[21]。

氟暴露后,魚腎和豬肝細(xì)胞中caspase- 3、caspase-9和caspase-8的表達(dá)量呈劑量依賴性升高,表明氟可誘導(dǎo)caspase-3依賴性凋亡。在NaF處理正常大鼠腎細(xì)胞后,隨著NaF濃度(0、5、20 mg/L)的增加,caspase-3、caspase-8和caspase-9的mRNA表達(dá)也顯著增加。在氟誘導(dǎo)小鼠腎臟細(xì)胞凋亡過(guò)程中,氟可以促進(jìn)MMP的去極化,并顯著提高Cyt C的mRNA和蛋白水平,增加caspase-3和caspase-9的表達(dá)水平,最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[22]。Chen J等[23]也證實(shí)在高氟環(huán)境下,鯉魚腎臟中caspase-3、caspase-8、caspase-9蛋白表達(dá)顯著增加。湯穎等[24]研究表明,氟濃度≥10 ppm時(shí),能明顯誘導(dǎo)細(xì)胞線粒體膜電位去極化,促進(jìn)Cyt C從線粒體釋放到胞質(zhì),促進(jìn)cleaved-caspase-9及cleaved-caspase-3蛋白表達(dá)。RT-PCR結(jié)果同樣證明,氟暴露可上調(diào)caspase-9和caspase-3的mRNA表達(dá)水平,并呈濃度依賴性,其結(jié)果證實(shí)高濃度氟通過(guò)內(nèi)源性線粒體凋亡通路誘導(dǎo)PDLSCs細(xì)胞凋亡。

2.2 氟暴露通過(guò)Bcl-2家族蛋白調(diào)控的線粒體外膜完整性介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡

Bcl-2家族蛋白通過(guò)調(diào)節(jié)線粒體外膜的完整性,在線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡中發(fā)揮關(guān)鍵作用。Bax和Bcl-2拮抗殺傷劑(Bax and Bcl-2 antagonistic killer,Bak)可以通過(guò)相互多聚化形成孔隙化合物,促使細(xì)胞凋亡。研究檢測(cè)了Bcl-2家族蛋白或基因,如Bcl-2、Bcl-xL (Bcl-extra large,Bcl-xL)和Bax的表達(dá),觀察到隨著氟化物誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡水平的增加,Bax的表達(dá)顯著增加,Bcl-2和Bcl-xL的表達(dá)顯著降低[25]。如在800 μmol/L NaF的作用下,在肝癌患者的肝細(xì)胞和豬睪丸支持細(xì)胞中Bcl-2的蛋白表達(dá)顯著降低,Bax的表達(dá)顯著升高,說(shuō)明NaF可通過(guò)內(nèi)源性凋亡途徑誘導(dǎo)細(xì)胞死亡[26-27]。

此外,研究還表明NaF可誘導(dǎo)大鼠卵巢細(xì)胞JNK和ERK的磷酸化,通過(guò)ERK和JNK信號(hào)通路導(dǎo)致Bcl-2表達(dá)減少,Bax表達(dá)增加,導(dǎo)致大鼠卵巢細(xì)胞凋亡。在氟處理的PC12細(xì)胞中,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞凋亡水平的增加與Bax mRNA表達(dá)水平增加和Bcl-2表達(dá)水平降低密切相關(guān)[28]。然而,Lee J H等[29]在牙齦成纖維細(xì)胞中研究指出,NaF在下調(diào)Bcl-2表達(dá)時(shí),并不改變Bax的表達(dá)水平,表明Bax與Bcl-2比值提升是細(xì)胞凋亡發(fā)生的關(guān)鍵。此外,已經(jīng)證實(shí)氟化物通過(guò)Bcl-2/Bax信號(hào)通路誘導(dǎo)氧化應(yīng)激導(dǎo)致心肌組織損傷[30]。研究還表明,MicroRNAs(miRNAs)通過(guò)抑制環(huán)氧合酶2基因(cyclooxygenase-2 gene,COX-2)來(lái)削弱Bcl-2的活性,完成Bax和Bak在線粒體表面的活化和易位,形成Bax/Bak復(fù)合體,引起線粒體膜電位的破壞和Cyt C的釋放,間接參與線粒體凋亡途徑[8]。

3 氟暴露后抗氧化機(jī)制紊亂介導(dǎo)細(xì)胞凋亡

抗氧化機(jī)制對(duì)維持機(jī)體的氧化穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要,抗氧化酶主要包括超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、過(guò)氧化氫酶(catalase,CAT)和谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶(glutathione transferase,GST)。其中,SOD主要猝滅超氧陰離子(O2-),CAT促進(jìn)H2O2分解為氧和水,具有抗氧化作用[31]。當(dāng)機(jī)體攝入過(guò)量氟時(shí),會(huì)阻礙自由基清除物的合成,從而增加自由基和H2O2引起的氧化應(yīng)激反應(yīng)。通過(guò)對(duì)四組4 W ICR小鼠分別暴露于不同濃度的NaF (0、12、24、48 mg/kg)后42 d,結(jié)果表明NaF通過(guò)影響肝臟的抗氧化系統(tǒng),可以顯著增加肝臟中ROS和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量,顯著降低SOD、CAT、GSH、GSH-px和GST等抗氧化酶mRNA表達(dá)水平[32]。因此,小鼠肝臟中大量的氟化物積累可降低肝臟中抗氧化酶水平引發(fā)肝細(xì)胞凋亡和氧化應(yīng)激。此外,慢性氟中毒也會(huì)抑制幼鼠血液中抗氧化酶的活性,導(dǎo)致ROS積累[33]。在0.5 mg/L、5 mg/L、10 mg/L和50 mg/L NaF暴露組,氧化應(yīng)激相關(guān)基因[SOD、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶基因(glutathione peroxidase gene,GPX)、線粒體鈣離子運(yùn)輸?shù)鞍?基因(mitochondrial calcium uptake 1 gene,MICU1)、熱休克蛋白90基因(heat shock protein 90 gene,HSP90)]和脂肪酸合成相關(guān)基因mRNA表達(dá)顯著下調(diào),表明NaF不僅抑制抗氧化酶活性,還可以破壞細(xì)胞脂肪代謝[34]。由于肝臟損傷,抗氧化酶活性降低,對(duì)脂質(zhì)過(guò)氧化物產(chǎn)物的清除能力也降低,而脂質(zhì)過(guò)氧化物的積累進(jìn)一步引發(fā)和加重細(xì)胞受損。

一項(xiàng)研究顯示,在胚胎發(fā)育早期向飲水中添加氟化物會(huì)導(dǎo)致維生素C(vitamin C,VC)、谷胱甘肽的還原形式和氧化形式的(GSH/GSSH)比值、總蛋白含量和SOD活性降低。而脂質(zhì)過(guò)氧化和氮氧化物(nitric oxide,NO)水平顯著升高,誘發(fā)大腦區(qū)域氧化應(yīng)激,干擾神經(jīng)元的正常功能[35]。因此,氟化物可以通過(guò)血腦屏障(blood-brain barrier,BBB)進(jìn)入大腦,通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞氧化應(yīng)激導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞受損。此外,氟還可促進(jìn)卵巢中一氧化碳(carbon monoxide,CO)產(chǎn)生并促使參與氧化應(yīng)激的ROS、NO和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)水平顯著升高,而CAT、SOD、GSH-Px含量顯著下降,進(jìn)而誘發(fā)大鼠卵巢氧化應(yīng)激[36]。暴露于氟化物的雌性斑馬魚的卵巢中SOD、CAT、GPX、GSH含量及其mRNA表達(dá)量顯著降低,提示氟誘導(dǎo)卵巢氧化應(yīng)激,影響卵巢發(fā)育[37]。CHEN等[38,39]報(bào)道高劑量氟能夠降低抗氧化酶活性,增加氧化應(yīng)激,最終誘導(dǎo)肉雞法氏囊和脾細(xì)胞凋亡。賀凌飛等[40]研究顯示,在一定劑量條件下,氟可引起小鼠成釉細(xì)胞氧化應(yīng)激,DNA 損傷,細(xì)胞凋亡,細(xì)胞增殖周期改變和細(xì)胞增殖活性的降低,這些結(jié)果均與胞內(nèi)SOD、GSH-Px、MDA變化密切相關(guān)。

4 氟暴露后線粒體融合和線粒體呼吸鏈傳導(dǎo)異常介導(dǎo)細(xì)胞凋亡

氟中毒可引起線粒體功能障礙的主要原因之一是線粒體裂變與融合之間的平衡破壞,導(dǎo)致線粒體形態(tài)發(fā)生改變,進(jìn)而導(dǎo)致線粒體功能障礙。因氟具有極強(qiáng)的線粒體毒性,能通過(guò)氧化應(yīng)激誘導(dǎo)線粒體損傷,而線粒體融合(mitochondrial fusion)在補(bǔ)充受損線粒體DNA和維持線粒體生理功能膜電位方面具有重要作用[41]。尤其是具有膜重構(gòu)特征的線粒體融合蛋白-1(mitofusin-1,Mfn1) 和視神經(jīng)萎縮蛋白-1(optic atrophy 1,OPA1)可分別促進(jìn)線粒體外膜和內(nèi)膜的融合[42]。研究顯示,腎臟中氟的積累可改變線粒體呼吸鏈復(fù)合體(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ)的含量,而這些復(fù)合體是線粒體呼吸鏈的基本組成部分[43]。線粒體NADH脫氫酶呋喃核蛋白2(NADH dehydrogenase (ubiquinone) flavoprotein 2,mitochondrial,NDUFV2)、線粒體琥珀酸脫氫酶復(fù)合物呋喃核蛋白A亞單位(succinate dehydrogenase complex flavoprotein subunit A,mitochondrial,SDHA)、Cyt c、氧化酶亞單位4同工酶1(cytochrome c oxidase subunit 4 isoform 1,mitochondrial,COX Ⅳ)是線粒體呼吸鏈組裝和功能不可或缺的組成部分,是線粒體復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的亞基[44]。研究表明,隨著氟濃度的增加,Cyt C和細(xì)胞色素C氧化酶(cytochrome c oxidase,COX)的表達(dá)量也顯著增加,Mfn1和OPA1的表達(dá)也在一定程度上顯著提升,而SDHA的表達(dá)量顯著降低。其結(jié)果表明,氟暴露干擾線粒體呼吸鏈復(fù)合體的表達(dá),引發(fā)線粒體的異常表達(dá)和融合,導(dǎo)致線粒體功能障礙,影響腎臟功能[45]。

5 氟暴露引發(fā)線粒體自噬介導(dǎo)細(xì)胞凋亡

自噬(autophagy)是由細(xì)胞毒性刺激誘導(dǎo)的,細(xì)胞凋亡過(guò)程往往伴隨著自噬現(xiàn)象的發(fā)生,多數(shù)研究表明自噬是細(xì)胞啟動(dòng)的自我保護(hù)機(jī)制。當(dāng)自噬上調(diào)時(shí),自噬可抑制細(xì)胞凋亡。同樣,細(xì)胞凋亡也可以減少自噬。在一定條件下,自噬不僅能促進(jìn)細(xì)胞生存,還能促進(jìn)細(xì)胞凋亡,該過(guò)程可以調(diào)節(jié)受損或衰老的大分子和細(xì)胞器[46]。自噬主要在適應(yīng)不利的生長(zhǎng)條件或隨后的細(xì)胞應(yīng)激中發(fā)揮生存作用,主要參與細(xì)胞分化、發(fā)育、病原體防御、衰老、凋亡和細(xì)胞死亡等過(guò)程[47]。因此,生理?xiàng)l件下,自噬在細(xì)胞保護(hù)過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。

研究顯示,氟中毒后的線粒體功能障礙引發(fā)MMP降低,PTEN誘導(dǎo)的蛋白激酶1(PTEN-induced putative kinase 1,PINK1)表達(dá)水平增加,導(dǎo)致帕金森蛋白2/Parkin(Parkin RBR E3 ubiquitin-protein ligase,PARK2/Parkin)募集和線粒體外膜蛋白泛素化(ubiquitination),隨后線粒體膜破裂和抗增殖蛋白2 (prohibitin 2,PHB2)暴露。PHB2是一種重要的線粒體內(nèi)膜蛋白,可調(diào)節(jié)線粒體的組裝和功能,直接結(jié)合吞噬細(xì)胞上LC3并觸發(fā)自噬[48]。據(jù)報(bào)道,2.4 mmol/L NaF暴露可導(dǎo)致小鼠睪丸中PINK1的mRNA表達(dá)顯著增加,1.2 mmol/L和2.4 mmol/L NaF組的蛋白水平顯著提升,而PHB2的mRNA和蛋白表達(dá)明顯低于對(duì)照組[49]。其結(jié)果表明,PINK1/Parkin通路參與了氟誘導(dǎo)的睪丸間質(zhì)細(xì)胞自噬。研究還表明,NaF可增加大鼠海馬區(qū)融合蛋白水平表達(dá),顯著降低蛋白裂變水平,提示氟可通過(guò)抑制線粒體裂變、自噬和過(guò)度凋亡導(dǎo)致人類阿爾茨海默病的發(fā)生[49]。

6 小結(jié)

本文就氟中毒可能引起線粒體毒性進(jìn)行了綜述,了解到氟中毒可破壞細(xì)胞線粒體超微結(jié)構(gòu),導(dǎo)致線粒體外膜通透性增加,打破線粒體裂變與融合之間的動(dòng)態(tài)平衡,從而導(dǎo)致線粒體呼吸鏈的傳遞受阻,膜電位發(fā)生變化,引發(fā)ROS含量增加,觸發(fā)容量級(jí)聯(lián)反應(yīng)等,這些途徑相互作用,最終引起細(xì)胞凋亡或損傷,其可以作為探索氟中毒致細(xì)胞損傷的重要分子機(jī)制。然而,氟中毒的毒性機(jī)制顯然是非常復(fù)雜的,對(duì)氟致細(xì)胞死亡、壞死、凋亡和細(xì)胞器功能障礙的研究仍具有重要意義。因此,深入研究氟毒性的相關(guān)機(jī)制將有助于進(jìn)一步尋找限制氟暴露的途徑,減少氟對(duì)人體和動(dòng)物的危害。