食品化学污染物氯菊酯通过介导内质网应激促进脂肪积累的机制研究

Food chemical pollutants such as pesticides are not only widely distributed in food, but also bioaccumulate in organisms, especially in adipose tissue, leading to excess fat accumulation, the underlying mechanisms, however, are still not clear, thus limiting the implementation of effective prevention and treatment strategies. In the current study, permethrin, a widely used pyrethroid insecticide, is selected. Based on our existing work, the effect of permethrin on endoplasmic reticulum （ER）stress and the effect of ER stress on permethrin induced adipogenesis will be studied in 3T3-L1 adipocytes and mice models with several molecular biology techniques including immunoblotting, plasmid transfection, etc. The proposed research will elucidate fundamental underlying mechanisms between permethrin exposure and increased fat accumulation. The results will be significant in providing new ideas for studying the underlying mechanisms why pyrethroids promote fat accumulation and theoretical support for food safety risk assessment of permethrin as well as the implementation of effective prevention or treatment strategies.

食品化学污染如亲脂性的农药残留不仅广泛存在于食品中，而且易于积累在脂肪组织中，诱导脂肪的过度积累，但是其作用机理仍不明确，因此限制了有效防治措施的制定和实施。在已有工作的基础上，本项目拟选择氯菊酯（一种广泛使用的拟除虫菊酯类杀虫剂）作为研究对象，提出氯菊酯通过激活内质网应激信号通路增加脂肪积累的新思路。利用3T3-L1脂肪细胞和小鼠模型，质粒转染，免疫印迹等方法研究氯菊酯对于体外脂肪细胞和小鼠脂肪组织中内质网应激信号通路激活的影响以及内质网应激信号通路抑制剂和内质网应激信号通路蛋白敲除对氯菊酯诱导的脂肪过度积累的影响，从而阐明氯菊酯诱导脂肪积累的分子机制。项目结果将为研究拟除虫菊酯类杀虫剂诱导脂肪积累的机制提供新思路，为食品安全风险评估和有效防治措施的制定提供理论支持。

目前全球食品安全形势依然严峻，食品污染不断上升，其中食品化学污染，如农药残留广泛存在于食品中，对人体健康具有长期和潜在的危害。已有的研究证据表明农药与糖脂代谢异常引发的肥胖及体重超标之间有着密切的联系，亲脂性的农药易于积累在脂肪组织中，对脂肪代谢平衡产生潜在的不利影响。然而, 人们对于农药摄入导致脂肪代谢异常的生化机理的研究还非常有限。本研究以拟除虫菊酯类杀虫剂的代表溴氰菊酯和氯菊酯为研究对象，首先研究了这两种农药对于3T3-L1脂肪细胞中甘油三酯合成的影响，发现这两种农药在较低剂量的情况下（10 µM）均显著促进甘油三酯的合成；研究了溴氰菊酯对于 AMPK信号通路以及内质网应激信号通路的影响，发现其通过AMPK和内质网应急通路促进脂肪积累；RNA测序（RNA seq）结果表明，经溴氰菊酯处理后，共鉴定出721个差异表达基因（DEG），涉及58个GO和255个KEGG的基因通路改变。调节脂肪生成的几个关键功能组，如脂肪细胞分化（Igf1、Snai2、Fgf10和Enpp1）和胞浆钙离子浓度（Nos1、Cxcl1和Ngf）显著增加；同时也发现氯菊酯处理显著增加高脂饮食喂养的雄性小鼠肝脏或血清中的脂肪量、甘油三酯、胆固醇和LDL-C水平，同时使肝组织中的PI3K-AKT通路失活。此外，氯菊酯显著影响肠道微生物群，F/B（厚壁菌/拟杆菌）比率增加，其他与肥胖相关的细菌发生改变。此外，用抗生素去除肠道微生物群部分缓解了氯菊酯对脂肪生成和葡萄糖代谢紊乱的影响。最终，转录组数据显示，氯菊酯处理显著改变了3T3-L1脂肪细胞中的几个基因，这些基因在脂肪生成中至关重要。总之，这些结果表明，氯菊酯可能通过PI3K-AKT和肠道微生物群介导的机制促进肥胖。项目的实施阐明了农药诱导甘油三酯积累的分子机制，为食品安全风险评估提供理论支持。