烹调油烟急性暴露促发脂肪组织炎症反应的分子机制

[背景]烹调油烟与机体免疫反应密切相关,而脂肪组织也在免疫调节中发挥重要作用。目前关于油烟暴露诱导脂肪组织炎症的生物学效应及其作用机制尚未阐明。[目的]通过烹调油烟急性暴露,探讨油烟不同暴露时长对小鼠脂肪组织的炎症损伤效应并探索Nod样受体蛋白-3(NLRP3)/半胱天冬酶1(Caspase 1)/白介素(IL)-1β信号通路在其中的作用。[方法]将40只8周龄雌性C57BL/6J小鼠随机分为4组,分别是3 d对照组、7 d对照组、3 d暴露组和7 d暴露组,每组10只。采用烹调油烟动物暴露系统(COFFEE)对小鼠进行油烟吸入暴露,暴露20 min后暂停10 min,每天1 h,连续暴露3 d和7 d。每天观察小鼠一般状态并测量体重,暴露结束后眼球取血,采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血清中IL-6、IL-27和IL-1β水平。采集小鼠脂肪组织,苏木精-伊红(HE)染色进行病理形态学观察,流式细胞术检测脂肪组织中CD4+和CD8+T细胞百分比,实时定量PCR(RT-qPCR)检测脂肪组织中核因子-κB(NF-κB)、NLRP3、Caspase 1和IL-1β基因表达水平,蛋白免疫印迹实验(Western blot)检测脂肪中NLRP3、Caspase 1和IL-1β蛋白表达水平。[结果]与对照组相比,3 d暴露组和7 d暴露组小鼠的血清IL-6、IL-27和IL-1β含量均升高,除3 d暴露组IL-6外,其他差异均有统计学意义(P <0.05),且在7 d暴露组的水平明显高于3 d暴露组(P <0.05);HE染色结果显示,7 d暴露组脂肪细胞内空泡脂滴减小,胞质皱缩,且有炎症细胞浸润;流式细胞术结果显示,3 d暴露组和7 d暴露组小鼠脂肪细胞内CD4+和CD8+T细胞比例较对照组均有升高趋势,7 d暴露组差异有统计学意义(P <0.05),且两组的CD4+/CD8+T值也递级升高,差异有统计学意义(P <0.05);RT-qPCR结果显示,与对照组相比,3 d暴露组和7 d暴露组的小鼠脂肪组织中NF-κB、NLRP3、Caspase 1和IL-1β mRNA表达水平均升高(P <0.05,P <0.01),7 d内各暴露组小鼠m RNA表达水平随暴露时长的增加呈现逐渐升高的趋势;Western blot结果显示,与对照组相比,3 d暴露组小鼠NLRP3和Caspase 1蛋白表达量明显升高(P <0.01),IL-1β蛋白表达有升高趋势,但差异尚无统计学意义(P> 0.05),7 d暴露组的小鼠NLRP3、Caspase 1和IL-1β的蛋白表达量均高于7 d暴露组(P <0.05,P <0.01)。[结论]烹调油烟急性暴露能导致脂肪组织出现明显的炎症反应,且随着暴露时间的延长效应逐渐增强,其作用机制可能与NLRP3炎症小体信号通路激活相关。

PM_(2.5)和热/冷暴露对小鼠骨骼肌和白色脂肪组织AKT/GLUT4通路的影响

[背景]目前空气污染物和温度的联合暴露在促发代谢综合征发生发展中的作用尚不清楚,相关的信号通路在代谢损伤中的分子机制也尚未阐明,亟须系统性研究填补这一空白。[目的]探讨大气细颗粒物(PM_(2.5))和温度联合暴露对小鼠代谢损伤的综合影响,揭露由PM_(2.5)和温度联合暴露导致代谢组织在基因和蛋白层面的改变,阐明关键组织器官中PM_(2.5)和温度联合暴露致代谢损伤的相关信号通路。[方法]将60只六周龄雄性C57BL/6J小鼠随机分为6组,分别为正常温度洁净空气组(TN-FA)、正常温度浓缩PM_(2.5)组(TN-PM)、热-洁净空气组(TH-FA)、热-浓缩PM_(2.5)组(TH-PM)、冷-洁净空气组(TC-FA)和冷-浓缩PM_(2.5)组(TC-PM)。采用上海气象和环境动物暴露系统(METAS)给60只小鼠分别在正常(22℃)、冷(4℃)和热(30℃)环境中主动吸入浓缩PM_(2.5)或过滤PM_(2.5)的空气(FA),共暴露4周。暴露结束后取小鼠的骨骼肌、白色脂肪组织(WAT),采用转录组学和蛋白质印迹(WB)分析分别观察骨骼肌和WAT的基因、蛋白表达水平。[结果]转录组学结果表明,PM_(2.5)暴露会增加差异表达基因的数量。在正常温度下,与TN-FA小鼠相比,共有4 820个基因在TN-PM小鼠体内有差异表达;寒冷环境中,与Tc-FA小鼠相比,共有1 143个基因在Tc-PM小鼠体内有差异表达。磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信号通路和内质网蛋白加工通路是PM_(2.5)和温度联合暴露致代谢损伤中最重要的通路。WB结果显示,正常温度和寒冷环境中PM_(2.5)暴露导致WAT中p-AKT的表达升高,差异有统计学意义(P <0.01,P <0.05),而GLUT4表达降低(P <0.05,P <0.01);而无论在常温、冷或是热环境中,PM_(2.5)暴露均导致骨骼肌中GLUT4降低(P <0.05),变化趋势与WAT的变化一致。[结论]冷/热暴露可能通过抑制AKT/GLUT4途径促进PM_(2.5)诱导的代谢紊乱,加重PM_(2.5)所致的代谢损伤。