MLKL基因敲除通过抑制坏死性凋亡通路缓解低硒条件下T-2毒素诱导的心肌损伤

《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Knockout of Mlkl alleviates myocardial damage and inflammation induced by T-2 toxin with low selenium conditions

本研究针对T-2毒素单独或联合低硒条件诱导心肌损伤的机制不明问题，通过构建Mlkl-/-小鼠模型，系统探讨了MLKL介导的坏死性凋亡在心肌损伤中的作用。研究发现T-2毒素暴露显著激活MLKL/p-MLKL通路，导致心肌纤维排列紊乱、炎症因子（TNF-α、IL-6）升高和胶原沉积；而Mlkl基因敲除可有效缓解心肌酶（CK、LDH、AST、CK-MB）活性上升、减轻纤维化和炎症反应。该研究为环境毒素相关心肌病的防治提供了新靶点，对克山病等地方性心血管疾病的机制阐释具有重要科学价值。

　　

在农业生产和食品供应链中，霉菌毒素污染一直是威胁人类健康的重要隐患。其中，T-2毒素作为A型单端孢霉烯族化合物中最具毒性的成员之一，广泛存在于小麦、玉米等谷物中。既往研究表明，T-2毒素可通过诱发心肌细胞坏死、炎症细胞浸润和心肌纤维化等多种途径导致心脏损伤。更为复杂的是，在克山病等地方性心血管疾病高发地区，T-2毒素污染往往与土壤低硒环境并存，二者可能产生协同毒性效应。然而，关于T-2毒素单独或联合低硒诱导心肌损伤的具体分子机制，特别是程序性细胞死亡途径在其中扮演的角色，至今尚未明确。

针对这一科学问题，西安交通大学公共卫生学院的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》上发表了最新研究成果。该研究聚焦于坏死性凋亡通路的关键终末效应分子——混合系列激酶域样蛋白（MLKL），系统探讨了其在T-2毒素致心肌损伤中的作用机制。坏死性凋亡是一种受精密调控的细胞死亡形式，由受体相互作用蛋白激酶1（RIPK1）和RIPK3启动，最终通过MLKL的磷酸化（p-MLKL）和执行膜破裂功能介导细胞死亡。与凋亡不同，坏死性凋亡会释放损伤相关分子模式（DAMPs），触发强烈的炎症反应，这一特点使其在多种心血管疾病的发生发展中具有重要意义。

为阐明MLKL在T-2毒素致心肌损伤中的具体作用，研究人员采用了多种关键技术方法。他们通过CRISPR-Cas9基因编辑技术成功构建了Mlkl^-/-小鼠模型，并设置了正常饮食、低硒饮食、T-2毒素处理以及低硒联合T-2毒素处理四种实验条件。通过组织病理学分析（H&E染色和Masson三色染色）评估心肌组织形态和纤维化程度；采用免疫组化和Western blot技术检测MLKL、p-MLKL及炎症因子TNF-α、IL-6的表达水平；同时通过血清心肌酶（CK、CK-MB、LDH、AST）活性测定评估心肌损伤程度。

研究结果揭示了T-2毒素和低硒对心肌组织的协同损伤效应。在组织形态学层面，T-2毒素暴露组和低硒联合T-2毒素组小鼠的心肌组织出现广泛的心肌细胞死亡、肌纤维排列紊乱和大量炎症细胞浸润。特别值得注意的是，低硒联合T-2毒素处理导致出血病灶面积显著扩大，病灶周围炎症浸润更为明显。Masson染色结果进一步显示，各处理组的心肌纤维化面积均显著大于对照组，且纤维化区域与出血区域高度重叠。

在分子机制层面，研究团队发现T-2毒素单独或联合低硒处理均能显著上调心肌组织中MLKL和p-MLKL的表达水平。免疫组化和Western blot结果一致表明，与对照组相比，T-2毒素组和低硒联合T-2毒素组的MLKL和p-MLKL蛋白表达明显增加，提示坏死性凋亡通路被激活。

最为关键的是，Mlkl基因敲除显著减轻了T-2毒素诱导的心肌损伤。与野生型小鼠相比，Mlkl^-/-小鼠在T-2毒素暴露后表现出明显改善的心肌组织病理学特征：出血病灶范围缩小，炎症细胞浸润减少，心肌纤维化程度显著降低。同时，血清心肌酶活性（CK、LDH、AST、CK-MB）的升高幅度也明显减弱。在分子水平上，Mlkl敲除有效抑制了TNF-α和IL-6等炎症因子的表达上调，进一步证实了MLKL在心肌炎症反应中的关键作用。

讨论部分深入分析了本研究结果的科学意义和潜在应用价值。研究人员指出，虽然T-2毒素已知可通过多种机制诱导细胞死亡（包括凋亡和焦亡），但本研究首次在体内模型中明确证实了MLKL介导的坏死性凋亡在T-2毒素致心肌损伤中的核心地位。特别值得注意的是，在低硒背景下，坏死性凋亡通路的激活可能成为心肌损伤加剧的重要机制，这为理解克山病等地方性心肌病的发病机制提供了新视角。

然而，研究也存在一定局限性。虽然聚焦于MLKL这一终末效应分子，但对其上游调控因子RIPK1和RIPK3的探讨相对不足。细胞死亡是一个复杂的调控网络，坏死性凋亡、凋亡和焦亡等途径之间存在显著的交叉对话。例如，Caspase-8的活性状态可决定细胞走向凋亡还是坏死性凋亡；而T-2毒素诱导的氧化应激也可能激活NLRP3炎症小体，进而触发Gasdermin D（GSDMD）介导的焦亡。因此，实际的心肌损伤可能是多种细胞死亡途径共同作用的结果。

尽管如此，本研究明确显示，特异性抑制坏死性凋亡足以显著减轻整体心肌损伤，表明MLKL是这一病理过程中的关键可干预节点。这一发现具有重要的转化医学意义：针对RIP1-RIP3-MLKL信号轴的小分子抑制剂可能成为预防和治疗环境毒素相关心肌病的有效策略，特别是在低硒地区和高霉菌毒素暴露风险人群中具有广阔的应用前景。

综上所述，该研究不仅深化了对环境毒素致心肌损伤分子机制的理解，也为相关心血管疾病的靶向治疗提供了新的思路和实验依据。未来研究可进一步探讨MLKL上游调控机制，以及不同细胞死亡途径之间的相互作用网络，从而更全面地揭示T-2毒素心脏毒性的复杂调控机制。