镉通过铁自噬途径诱导成骨细胞铁死亡

该文探讨了镉(Cadmium, Cd)诱导大鼠原代成骨细胞铁死亡作用及潜在分子机制。采用Cd(0.25~10 μmol/L)处理大鼠原代成骨细胞48 h, MTT和化学比色法检测细胞活力和细胞毒性, 筛选Cd的适宜处理浓度。依据IC50值, 将成骨细胞随机分为6组, 分别是正常培养液(Control)组、低剂量Cd(L-Cd, 0.5 μmol/L)组、中剂量Cd(M-Cd, 1.0 μmol/L)组、高剂量Cd(H-Cd, 2.0 μmol/L)组、铁死亡抑制剂Fer-1+H-Cd(Fer-1+H-Cd)组及自噬抑制剂BafA1+H-Cd(BafA1+H-Cd)组。通过Fer-1和BafA1分别干预H-Cd组成骨细胞, 明确二者对Cd诱导成骨细胞铁自噬活化及铁死亡的调控作用。FeRhoNox-1荧光探针染色检测细胞内游离Fe2+水平; C11-BODIPY 581/591荧光探针染色检测细胞内脂质活性氧(Lip ROS)水平; 化学比色法测定细胞内丙二醛(MDA)和谷胱甘肽(GSH)含量; RT-qPCR技术检测溶质载体家族7成员11(SLC7A11)、谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)和长链酰基辅酶A合成酶4(ACSL4)的mRNA水平; Western blot检测SLC7A11、GPX4、ACSL4、微管相关蛋白轻链-3(LC-3)、核受体共激活因子4(NCOA4)、溶酶体相关膜蛋白(LAMP2)和铁蛋白重链1(FTH1)蛋白表达变化; 免疫荧光染色观察LC-3B聚集及FTH1与溶酶体的共定位情况。结果显示, 与Control组相比, 中、高剂量Cd(M-Cd、H-Cd)处理组成骨细胞存活率、GSH含量、SLC7A11与GPX4的mRNA水平, 以及SL-C7A11、GPX4、FTH1和溶酶体相关膜蛋白2(LAMP2)蛋白表达量均显著降低(P<0.01), 而细胞内游离Fe²⁺、Lip ROS及MDA水平, ACSL4的mRNA水平, ACSL4、NCOA4蛋白表达量与LC-3II/LC-3I值均显著升高(P<0.01), 同时细胞自噬泡数量、LC-3B蛋白表达量及FTH1在溶酶体中的聚集程度显著升高。与H-Cd组相比, Fer-1和BafA1干预可显著降低细胞内Fe²⁺、Lip ROS水平及LC-3II/LC-3I值, 并明显恢复NCOA4、FTH1、GPX4蛋白表达水平与细胞活力(P<0.01)。以上结果表明, Cd可诱导成骨细胞铁发生死亡, 其作用机制可能与铁自噬的激活密切相关。

CSTR: 32200.14.cjcb.2026.04.0011