Гемолиз, вызванный фенилгидразином, нарушает гомеостаз пула железа и активирует экспрессию FPN1 в кишечнике белого амура

Железо является важным микроэлементом, необходимым для различных физиологических процессов, включая синтез гемоглобина и метаболизм клеток. Однако избыток железа может быть токсичным, что требует от организма сложных механизмов регуляции. Ферропортин 1 (FPN1) — единственный известный белок, ответственный за экспорт железа из клеток, и играет ключевую роль в поддержании гомеостаза железа. В данном исследовании изучалось влияние гемолиза, вызванного фенилгидразином (ФГ), на экспрессию gfpn1 и гомеостаз железа у белого амура (Hypophthalmichthys molitrix).

Клонирование и характеристика gfpn1

Ген fpn1 был клонирован из клеток белого амура, и его характеристики были изучены. Результаты показали, что белковая молекула FPN1 состоит из восьми трансмембранных доменов, что соответствует структуре FPN1 у других видов. Это подтверждает консервативность данного белка среди различных видов рыб и других животных.

Распределение FPN1 в тканях

Экспрессия gfpn1 была исследована с помощью количественной ПЦР в реальном времени (кПЦР). Результаты показали, что уровень экспрессии gfpn1 был наивысшим в печени, затем в селезёнке и мышцах. Это распределение указывает на важную роль печени в регуляции гомеостаза железа, а также на участие селезёнки и мышц в метаболизме железа.

Модель гемолиза

Для изучения влияния FPN1 на кишечник белого амура была создана модель гемолиза путем введения фенилгидразина. Этот процесс привел к увеличению количества клеток, поглощающих железо, в кишечнике, а также к повышению уровня малонового диальдегида (МДА), что является маркером окислительного стресса. Уровень глутатионпероксидазы 4 (Gpx4) в передней кишке снизился, что указывает на уменьшение антиоксидантной активности в условиях гемолиза.

Иммунофлуоресцентный анализ

Иммунофлуоресцентный анализ показал, что гемолиз, вызванный ФГ, модулировал экспрессию генов, связанных с апоптозом и метаболизмом железа, включая FPN1 и Tfr1 (рецептор трансферрина 1). Это указывает на то, что гемолиз может влиять на метаболизм железа и приводить к клеточному стрессу в кишечнике.

Изучение отложения железа

Дальнейшие исследования показали, что отложение железа было выше в группе, получавшей ФГ, по сравнению с контрольной группой. Это подтверждает, что гемолиз нарушает гомеостаз железа в кишечнике, приводя к накоплению железа и окислительному повреждению клеток.

Механизмы регуляции гомеостаза железа

Регуляция уровня железа в организме осуществляется через взаимодействие трансферрина (Tf), рецептора трансферрина (TfR) и ферритина (Fn). При изменении концентрации внутриклеточного железа организм может регулировать экспрессию железа регуляторного белка (IRP) и TfR, чтобы поддерживать нормальный уровень железа в клетках.

Процесс метаболизма железа включает связывание трехвалентного железа (Fe3+) с трансферрином в кровотоке, образуя комплексы Tf-Fe3+2, которые затем связываются с TfR на клеточной мембране. В кислой среде Fe3+ восстанавливается до Fe2+ и транспортируется в клетку с помощью DMT1 (двухвалентного металлопереносчика 1). Избыток железа хранится в ферритине, и под действием ферритина ионы железа могут покидать клетку в виде Fe3+ и рекомбинировать с Tf.

FPN1, в свою очередь, отвечает за экспорт железа из клеток. Сочетание гепсидина и FPN1 приводит к эндоцитозу и деградации FPN1 на клеточной мембране, что препятствует экспорту железа. Это подчеркивает важность FPN1 в регуляции уровня железа в организме.

Данное исследование демонстрирует, что гемолиз, вызванный фенилгидразином, нарушает гомеостаз железа в кишечнике белого амура и активирует экспрессию FPN1, что может привести к окислительному повреждению клеток. Результаты подчеркивают важность дальнейшего изучения механизмов регуляции гомеостаза железа в кишечнике и их влияния на здоровье рыб. Эти данные могут служить основой для понимания здорового состояния кишечника и разработки стратегий для улучшения здоровья и продуктивности аквакультурных видов.


Исследование: Aquaculture and Fisheries