科研进展:氟苯尼考导致线粒体功能损伤和抑制细胞增殖及线粒体自噬的机制
文章来源:动科学院 作者: 浏览次数:816 发布时间:2017-10-30

10月19日,我院刘思当教授与商营利教授合作在《ScientificReports》上在线发表了题为《Florfenicol-inducedMitochondrial Dysfunction Suppresses Cell Proliferation and Autophagy inFibroblasts》的研究文章。该论文报道了兽用抗生素氟苯尼考(Florfenicol,FLO)导致细胞线粒体功能损伤,抑制细胞增殖和线粒体自噬的机制。

FLO是当前兽医临床上和水产养殖中广泛使用的一种氯霉素类广谱抗生素,其主要通过抑制细菌核糖体的翻译而发挥抗菌作用。然而,由于真核细胞的线粒体核糖体与细菌核糖体在起源和结构方面具有一定相似性,FLO是否影响真核细胞线粒体功能和细胞增殖尚不清楚。本研究发现,不同剂量的FLO处理多种细胞均可显著降低细胞线粒体编码的蛋白质(如呼吸链复合体CoxI, Cox IV)的表达,同时引起线粒体膜电位降低,细胞内活性氧自由基(Reactiveoxygen species, ROS)的显著升高和ATP水平显著降低。进一步研究发现FLO通过活化能量应激蛋白AMPK,激活mTOR/p70S6K信号通路抑制了细胞生长和增殖;同时ROS升高也通过活化p53/p21通路,导致了细胞周期发生G0/G1阻滞。不仅如此,FLO还可引起细胞内损伤线粒体大量聚集。线粒体自噬(Mitophagy)是细胞清除损伤线粒体的一种自我保护机制。有意义的是,FLO引起的损伤线粒体并不能通过细胞自噬途径被有效清除,致使损伤线粒体在细胞内大量累积,进一步抑制了细胞增殖活性和诱发了细胞衰老。深入研究发现,FLO所致的线粒体自噬异常与ROS升高引起的p53表达上调有关。p53表达上调抑制了线粒体自噬蛋白Parkin向损伤线粒体的转位过程,最终阻碍了线粒体自噬的进行。该研究首次明确了一定剂量的FLO可导致细胞线粒体核糖体翻译抑制和线粒体损伤和功能异常,进而引起细胞增殖抑制和线粒体自噬障碍。该项研究为FLO在生产中的合理应用提供了指导,同时为相关药物研发及生物安全性评价提供理论基础。

  山东农业大学为文章的第一单位和通讯单位,刘思当教授与商营利教授为该论文的共同通讯作者,博士后胡东方为文章的第一作者,肖一红副教授、硕士生曹胜亮、张桂华等参与了部分研究工作。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、山东省双一流建设经费等项目资助。

https://www.nature.com/articles/s41598-017-13860-9