纳米硒通过调控RAS/RAF/MEK/ERK和PI3K/AKT/mTOR通路拮抗六价铬诱导的蛋鸡心肌损伤机制研究

本研究针对六价铬(Cr(VI))污染导致的蛋鸡心肌损伤问题，通过体内外实验揭示了纳米硒(Nano-Se)通过调控RAS/RAF/MEK/ERK和PI3K/AKT/mTOR信号通路，有效缓解Cr(VI)诱导的心肌细胞氧化应激、自噬和凋亡的分子机制。研究发现Nano-Se能显著降低血清CK、LDH水平，恢复线粒体膜电位(MMP)，为重金属中毒防治提供了新策略。

　　

铬污染是威胁畜禽健康和食品安全的重要环境问题。六价铬(Cr(VI))作为强氧化剂，可通过诱导活性氧(ROS)爆发导致心肌损伤，但针对蛋鸡等产蛋家禽的毒性机制研究仍存空白。纳米硒(Nano-Se)因其高生物利用度和低毒性，在重金属解毒领域展现出独特优势。华中农业大学的研究团队在《Animal Diseases》发表的研究，首次系统阐明了Nano-Se通过双重调控RAS/RAF/MEK/ERK和PI3K/AKT/mTOR信号网络拮抗Cr(VI)心脏毒性的分子机制。

研究采用蛋鸡体内模型和原代心肌细胞体外实验相结合的策略。通过测定血清氧化指标(CAT、MDA、GSH)、心肌损伤标志物(CK、LDH)，结合组织病理学分析和Western blot检测关键通路蛋白表达，并运用流式细胞术评估细胞凋亡率，JC-1探针检测线粒体膜电位(MMP)变化。

Shifts in the body weight and heart-to-body weight ratio of chicks
Cr(VI)暴露组蛋鸡体重显著降低而心体比升高，Nano-Se处理逆转了这些变化，提示其能缓解铬致心脏肥大。

Changes in serum oxidative stress levels in laying hens
Cr(VI)组血清CAT、GSH活性降低57%和43%，MDA水平升高2.1倍，Nano-Se使这些指标恢复至接近对照组，证实其抗氧化效能。

Hematoxylin and eosin staining results
H&E染色显示Cr(VI)组心肌纤维断裂、炎性浸润，Nano-Se组组织结构明显改善，病理评分降低68%。

Effects of Cr(VI) and/or nanoselenium on protein expression
Western blot揭示Cr(VI)使自噬标志蛋白LC3-II增加3.2倍而p62减少65%，凋亡相关蛋白BAX、p53表达分别升高2.8和2.1倍。Nano-Se处理使这些蛋白表达量恢复至对照组的80%-120%。

CCK-8 assay and cellular modeling
确定Cr(VI)对心肌细胞的半抑制浓度(IC₅₀
)为16 μmol/L，Nano-Se的最适保护浓度为0.25 μg/L，为体外机制研究提供剂量依据。

ROS and JC-1 detection
Cr(VI)使心肌细胞ROS荧光强度增强4.3倍，线粒体膜电位(MMP)降低72%。Nano-Se处理使ROS水平下降61%，MMP恢复至对照组85%。

该研究创新性发现：Cr(VI)通过双重抑制PI3K/AKT/mTOR和RAS/RAF/MEK/ERK通路诱发心肌损伤，而Nano-Se能同时激活这两条通路，其作用机制涉及：①上调SIRT1表达改善线粒体功能；②降低BAX/BCL-2比值抑制凋亡；③通过调节ATG-5/p62/LC3轴恢复自噬稳态。研究为家禽铬中毒防治提供了理论依据，也为开发基于纳米硒的饲料添加剂奠定了实验基础。值得注意的是，该团队采用的生物合成纳米硒方法（利用芽孢杆菌还原硒酸盐）具有环保、低成本优势，未来需进一步验证其在大规模养殖中的应用潜力。