10-HDA通过PINK1/Parkin通路调节线粒体自噬改善镉诱导的肾损伤

《Journal of Functional Foods》：10-HDA ameliorates cadmium-induced renal injury by modulating mitochondrial autophagy via the PINK1/Parkin pathway

　　

镉（Cd）是一种持久性重金属，可诱导肾损伤，但目前尚无有效治疗方法。10-羟基-2-癸烯酸（10-HDA）具有抗炎和抗氧化特性，但其在镉诱导的肾毒性中的作用尚不清楚。本研究调查了10-HDA是否能保护免受镉诱导的肾损伤。方法：研究人员通过饮水将小鼠暴露于镉，并用10-HDA处理。通过组织学、免疫印迹、电子显微镜和线粒体膜电位测定评估肾损伤。结果：镉暴露导致肾小管损伤、氧化应激和线粒体功能障碍。10-HDA处理缓解了这些病理变化，恢复了三磷酸腺苷（ATP）水平和线粒体膜电位，并调节了自噬相关蛋白，包括LC3-II/I、p62、PINK1和Parkin。这些发现表明，10-HDA通过PINK1/Parkin通路促进线粒体自噬（mitophagy），并有效减轻镉诱导的肾毒性，提示其作为膳食剂保护免受镉暴露的潜力。

镉（cadmium, Cd）是一种广泛存在的有毒重金属，被美国毒物与疾病登记署列为第七大危害人类健康的物质。其半衰期长达10至30年，主要蓄积于肾脏，是慢性肾脏病（chronic kidney disease, CKD）的重要诱因之一。镉暴露导致肾小管损伤、氧化应激和线粒体功能障碍，目前尚无有效治疗方法。蜂王浆（royal jelly, RJ）的主要活性成分10-羟基-2-癸烯酸（10-hydroxy-2-decenoic acid, 10-HDA）具有抗炎和抗氧化特性，但其在镉诱导肾损伤中的作用机制尚不清楚。为此，研究人员开展了体内外实验，旨在探究10-HDA是否通过调节线粒体自噬（mitophagy，一种选择性自噬过程，可降解受损线粒体）改善镉诱导的肾损伤。研究证实，10-HDA通过PINK1/Parkin通路激活线粒体自噬，有效减轻肾小管损伤和线粒体功能障碍，为镉中毒的膳食干预提供了新策略。该论文发表在《Journal of Functional Foods》。

研究人员采用的主要关键技术方法包括：使用84只6–8周龄SPF级雄性C57BL/6J小鼠，通过饮用含50 ppm CdCl₂的水建立肾损伤模型，同时灌胃不同剂量10-HDA（50、100、150、200 mg/kg）进行干预；通过HE染色评估肾脏组织病理学；采用尿素氮（BUN）和肌酐（CRE）试剂盒检测肾功能，用硫代巴比妥酸法测定丙二醛（MDA）含量及超氧化物歧化酶（SOD）活性评估氧化应激；使用JC-1探针检测线粒体膜电位（mitochondrial membrane potential, MMP）；利用透射电子显微镜（TEM）观察线粒体超微结构；通过Western blot检测自噬相关蛋白（Atg7、Atg5、Beclin-1、LC3-II/I、p62）及线粒体自噬关键蛋白（PINK1和Parkin）表达；体外实验采用人肾皮质近端小管上皮细胞（HK-2细胞），通过CCK-8法确定最佳剂量（40 μM CdCl₂和2 mM 10-HDA处理24 h），以H₂DCFDA荧光探针检测活性氧（ROS），并使用自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤（3-MA）和PINK1小干扰RNA（siPINK1）进行机制验证，同时采用氯喹（CQ）评估自噬流。样本均来源于苏州大学实验动物中心。

**3.1.1 小鼠的一般状况和体重变化**
通过12周亚慢性暴露实验，研究人员测量了小鼠体重、摄食量和饮水量。结果显示，与对照组（CON）相比，CdCl₂组体重显著下降（P < 0.05），而10-HDA处理组（CH50、CH100、CH150、CH200组）体重较CdCl₂组明显增加（P < 0.05），且各组间摄食量和饮水量无显著差异。该结果表明10-HDA可改善镉暴露引起的体重减轻。

**3.1.2 10-HDA改善氯化镉诱导的小鼠肾损伤**
通过HE染色观察肾脏组织形态，CdCl₂组出现肾小管腔阻塞、肾小管上皮细胞脱落及肾小球萎缩等病理改变；10-HDA处理可缓解这些损伤，CH150和CH200组肾小球形态与CON组接近。同时，CdCl₂组血清BUN和CRE水平显著升高（P < 0.05），MDA含量上升而SOD活性下降；10-HDA处理可降低BUN和CRE水平，并逆转MDA和SOD的异常变化（P < 0.05）。这表明10-HDA通过维持肾功能和减轻氧化应激来保护肾脏。

**3.1.3 10-HDA调节镉诱导肾损伤中自噬和线粒体自噬相关蛋白的表达**
Western blot分析显示，CdCl₂组Atg7和Atg5表达升高，而Beclin-1和LC3-II/I比例降低（P < 0.05）；10-HDA处理后，自噬相关蛋白呈浓度依赖性变化：低剂量（CH50）进一步上调Atg7和Atg5，而高剂量（CH100、CH150）则使其恢复至接近正常水平，同时Beclin-1和LC3-II/I逐渐升高。对于线粒体自噬蛋白，CdCl₂组PINK1和Parkin表达显著降低（P < 0.05），10-HDA可浓度依赖性地上调二者的表达，在CH150组达到最高。这些结果说明10-HDA通过恢复自噬流和激活线粒体自噬来改善肾损伤。

**3.2.1 氯化镉和10-HDA浓度对HK-2细胞的影响**
通过CCK-8法检测细胞活力，研究人员确定CdCl₂在40 μM、10-HDA在2 mM处理24 h后，细胞活力未出现显著下降（与CON组相比，P > 0.05），因此选用该浓度进行后续实验，以避免高浓度毒性干扰。

**3.2.2 10-HDA通过PINK1介导的线粒体自噬减轻镉诱导的氧化应激和线粒体功能障碍**
HK-2细胞中，CdCl₂处理显著增加ROS荧光强度（P < 0.05），10-HDA共处理可降低ROS水平（P < 0.05）。JC-1染色发现CdCl₂降低MMP（红/绿荧光比值下降），10-HDA可恢复MMP（P < 0.05）。电镜观察到CdCl₂组线粒体出现空泡化和肿胀，10-HDA处理可缓解这些病理改变。此外，CdCl₂组ATP含量下降（P < 0.05），10-HDA处理可提升ATP水平（P < 0.05）。为进一步验证机制，研究人员使用3-MA和siPINK1抑制线粒体自噬，结果显示，与CH组相比，抑制后线粒体空泡化和肿胀加重，ATP含量进一步降低，MMP进一步下降（P < 0.05）。同时，氯喹（CQ）实验表明，CdCl₂阻断自噬流，而10-HDA能恢复自噬降解功能。这些结果证实，10-HDA通过激活PINK1介导的线粒体自噬来保护线粒体功能和减轻氧化应激。

**讨论总结与结论**
讨论指出，镉暴露的健康问题依然严峻，长期低剂量暴露与CKD风险显著相关，且肾损伤不可逆。本研究采用的50 ppm CdCl₂饮水模型虽远高于环境暴露水平，但可有效在实验周期内诱导与人类病理相关的肾镉负荷，这是实验肾毒性研究中公认的策略。镉暴露可同时影响自噬和线粒体自噬，且本研究发现PINK1和Parkin表达下调，提示线粒体自噬在镉肾毒性中扮演关键角色。10-HDA作为蜂王浆的活性成分，可通过恢复自噬流和激活PINK1/Parkin通路改善镉致肾损伤，且其保护作用依赖于PINK1。此外，讨论提出Nrf2可能通过上调PINK1参与线粒体质量控制，SIRT3/FOXO3a通路也可能是上游调控因子，值得未来研究。研究局限性包括：未进行免疫荧光共定位验证组织中线粒体自噬、未使用通路特异性抑制剂、未定量肾脏中10-HDA浓度、样本量基于既往研究而非先验效能分析、未纳入100 mg/kg剂量进行直接比较。这些不足限制了机制结论的强度，但为后续研究指明了方向。

研究结论部分可翻译为：总之，镉暴露导致的健康问题仍是一个亟待关注的紧迫问题。本研究探索了蜂王浆的生物活性成分10-HDA作为膳食补充剂预防和减轻镉诱导肾损伤的潜力。这些发现为预防镉相关器官损伤提供了新的见解。具体而言，在肾毒性背景下，早期干预以防止肾功能障碍的发生可有效减少下游毒性效应及相关并发症。综上所述，10-HDA通过激活PINK1/Parkin通路促进线粒体自噬，从而减轻氧化应激和线粒体功能障碍，最终改善镉诱导的肾损伤，提示其可作为保护免受镉暴露的膳食功能因子。