探索钠盐p-全氟壬氧基苯磺酸通过直接靶向催化酶在HepG2细胞中诱导ROS介导的坏死

基本信息

英文标题：Sodium p-perfluorous nonenoxybenzene sulfonate induces ROS-mediated necroptosis by directly targeting catalase in HepG2 cells

中文标题：钠盐p-全氟壬氧基苯磺酸通过直接靶向催化酶在HepG2细胞中诱导ROS介导的坏死

发表期刊：《Science of the Total Environment》

影响因子：9.8

作者单位：山东大学环境研究所、山东大学海洋学院、山东大学环境科学与工程学院

作者信息：Yiyuan Ye, Bingyan Liu, Zijian Wang, Ling Liu, Qiu Zhang, Qingzhu Zhang, Wei Jiang

研究背景

全氟辛烷磺酸(PFOS)因其独特的物理化学性质而被广泛使用，但由于其在环境中的高生物累积性和持久性，PFOS对人类的潜在毒性引起了广泛关注。因此，其他类型的表面活性剂开始在国内外市场上替代PFOS，例如全氟和多氟有机化合物。p-全氟壬氧基苯磺酸盐(OBS)是一种低成本的阴离子表面活性剂，被广泛用作PFOS的经济有效替代品。然而，关于OBS的生物学效应的知识仍然有限。

研究方法

本研究比较了OBS和PFOS对人类肝癌细胞(HepG2)的毒性效应。通过CCK-8细胞活力测定、ROS检测、坏死检测、Western blot分析、CAT活性测定、NAC处理、细胞转染、分子对接分析、药物亲和力响应靶标稳定性(DARTS)测定和光谱实验等方法，研究了OBS对HepG2细胞的活性氧(ROS)介导的坏死、催化酶(CAT)水平的影响以及OBS与CAT的直接作用。

实验结果

图1 OBS和PFOS降低HepG2细胞存活率

HepG2细胞暴露于不同浓度的OBS和PFOS，通过CCK-8实验测量细胞存活率

数据以平均值±标准差(SD)表示，n=4

OBS导致细胞存活率降低，而PFOS没有明显影响

图3 OBS诱导HepG2细胞坏死

HepG2细胞暴露于不同浓度的OBS和PFOS，经荧光显微镜观察PI和Hoechst染色细胞计算PI阳性细胞与总细胞的比例，以显示坏死程度

显示OBS诱导的炎症反应，通过检测p-NF-κB P65和NF-κB P65蛋白水平的比值来衡量

OBS导致坏死程度增加，并上调p-NF-κB P65水平

图7 CAT过表达恢复OBS诱导的氧化应激、细胞死亡和坏死

HepG2细胞经CAT过表达后暴露于OBS，观察氧化应激、细胞死亡、RIP1和RIP3蛋白水平的改变

CAT过表达恢复细胞存活、抑制ROS水平、坏死、RIP1和RIP3水平

图9

通过荧光光谱、同步荧光光谱、RLS光谱和UV-vis光谱实验来研究OBS与CAT之间的相互作用。

图1、图3、图7和图9，它们提供了有关OBS和PFOS对HepG2细胞的毒性影响的详细信息，包括细胞存活率、氧化应激、坏死程度、蛋白质水平和相互作用等方面的数据。这些数据对于理解OBS的毒性机制以及评估其作为PFOS替代品的可行性至关重要。

OBS导致HepG2细胞的细胞活力降低、ROS水平升高，并比PFOS引起更严重的坏死。OBS诱导的氧化应激和坏死在CAT过表达后得到恢复，但NAC预处理后CAT水平并未逆转。这表明CAT水平的下调是ROS爆发的上游信号。此外，通过药物亲和力靶向分析、光谱分析和分子对接实验，显示OBS直接靶向CAT，从而降低CAT水平。OBS诱导的坏死是RIP1/RIP3依赖性的程序性坏死。

研究结论

OBS导致细胞活力降低、ROS水平升高和坏死程度加剧，表明其比PFOS具有更高的细胞毒性。

OBS通过诱导ROS爆发和过氧化氢酶(CAT)的下调来引发氧化应激。

在CAT过表达后，OBS引起的氧化应激得到恢复，但N-乙酰半胱氨酸(NAC)预处理后CAT的水平并未完全恢复，说明下调的CAT是ROS爆发的上游信号。

这些发现有助于理解OBS的毒性，并为评估OBS作为PFOS替代品的安全性提供了依据。