《Journal of Environmental Sciences》：PDIA4 regulates ATF4/SLC7A11 axis to mediate Ginkgo biloba extract against Molybdenum-induced endoplasmic reticulum stress and ferroptosis
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•钼暴露会在绵羊肾小管上皮细胞（RTECs）中诱发内质网应激和铁死亡。•PDIA4介导的ATF4/SLC7A11轴参与钼诱导的内质网应激和铁死亡。•ATF4与SLC7A11在钼诱导的RTECs损伤中呈正相关。•银杏提取物（GBE）通过抑制PDIA4/ATF4/SLC7A11通
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钼暴露会在绵羊肾小管上皮细胞（RTECs）中诱发内质网应激和铁死亡。
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PDIA4介导的ATF4/SLC7A11轴参与钼诱导的内质网应激和铁死亡。
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ATF4与SLC7A11在钼诱导的RTECs损伤中呈正相关。
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银杏提取物（GBE）通过抑制PDIA4/ATF4/SLC7A11通路缓解钼对RTECs的损伤。
引言
钼（Mo）是一种必需的微量元素，但由于广泛的采矿和排放活动，其环境中的存在量显著增加。因此，美国环境保护署（USEPA）将其列为潜在污染物，使其持续成为国际关注的焦点。监测数据显示，在某些钨矿区附近的表层水中，钼的富集现象明显，浓度达到200-400 μg/L，约为自然本底水平（14 μg/L）的30倍（Shi等，2024）。土壤监测显示钼浓度高达91.94 mg/kg，约为典型本底值1.1 mg/kg的90倍（Chen等，2024a；Shi等，2024）。受钼污染的土壤会导致作物吸收并积累该元素，显示出在食物链中的潜在生物累积作用，最终对动物构成毒理学风险。研究表明，与其他组织（如肝、心和肠道）相比，钼在哺乳动物肾脏中的积累尤为显著（Li等，2024a；Wang等，2020）。长期暴露于钼已被证实可导致肾充血和出血，破坏体内微量元素平衡，引发氧化应激和炎症浸润，但反刍动物肾功能不全的确切机制尚不清楚（Pu等，2024）。近期研究证实，铁死亡是急性肾损伤的一个关键致病机制，凸显了作为新型治疗策略靶点的巨大潜力（Zheng等，2024）。然而，钼暴露诱导铁死亡的机制仍未阐明，尤其是内质网（ER）应激激活未折叠蛋白反应（UPR）与脂质过氧化之间的相互作用。
蛋白二硫键异构酶A4（PDIA4）作为内质网中关键的伴侣蛋白，其异常表达与内质网应激反应的激活相关，在病理条件下发挥细胞保护作用（Tu等，2023）。内质网作为蛋白质/脂质生物合成和跨膜蛋白折叠的主要场所，对能量平衡、氧化还原状态或Ca2+稳态的扰动特别敏感，这可能导致未折叠或错误折叠蛋白的积累（Hu等，2026）。未折叠蛋白反应（UPR）由传感器转录因子6（ATF6）、肌醇需求酶1（IRE1）和RNA样蛋白激酶内质网基酶（PERK）激活以恢复内质网稳态，表现出适应性和保护性特征，但持续或严重的应激条件最终导致细胞死亡（Acosta-Alvear等，2025）。铁死亡与多种有毒元素引起的肾脏、肝脏和生殖器官疾病密切相关（Yan等，2026；Zheng等，2026）。一项研究报告称，钼酸盐通过介导不稳定铁池（LIP）升高和谷胱甘肽（GSH）耗竭来促进卵巢癌细胞的铁死亡（Mao等，2022）。氨基酸转运体系统Xc-通过抑制GSH合成和破坏脂质稳态来促进铁死亡。现有证据表明，内质网应激激活ATF4依赖的SLC7A11转录，改变GSH代谢并促进铁死亡性细胞死亡（He等，2023）。Kang等（2023）的研究进一步阐明，PDIA4通过与GRP78竞争结合PERK来影响PERK/ATF4信号通路的转录靶基因SLC7A11。目前尚需确定PDIA4如何参与钼诱导肾损伤发病机制中内质网应激与铁死亡之间的相互作用。
银杏提取物（GBE）具有明确的药理作用，包括清除自由基和抗炎特性，通过螯合作用与金属离子形成稳定复合物以减轻重金属暴露引起的多器官损伤（Jomova等，2025）。GBE显示出减轻多种有毒元素（包括氯化铝、甲氨蝶呤和纳米银）相关生殖毒性的能力（Mansour等，2021；Wang等，2024）。先前的研究表明，GBE可以缓解镉和氟化物联合暴露引起的大鼠肝毒性（Arab-Nozari等，2020）。本研究假设钼暴露通过PDIA4介导的内质网应激和铁死亡促进肾损伤，而GBE通过抑制内质网应激-铁死亡串扰并减少细胞损伤发挥保护作用。越来越多的证据已建立内质网应激与铁死亡之间的机制联系。尽管PDIA4是内质网内在相关的内质网应激翻译后修饰酶，但其与铁死亡的功能性串扰及潜在的调控机制仍有待深入阐明。
鉴于绵羊对钼毒性特别敏感，且肾脏是钼积累和排泄的主要靶器官，肾小管上皮细胞（RETCs）是研究钼诱导的肾毒性的生物学相关模型。此外，原代肾小管上皮细胞保留了种属特异性的细胞特征，并为阐明钼暴露的直接效应和GBE的保护机制提供了合适的体外系统。因此，在本研究中，使用原代绵羊RETCs建立钼暴露的体外模型，并辅以或不辅以GBE。通过网络毒理学、分子对接和功能实验的组合策略，我们解明了钼诱导的内质网应激与铁死亡之间的串扰，并阐明了GBE的保护机制。我们的发现揭示了GBE对抗钼诱导肾毒性的新型解毒机制，首次证明它通过结合PDIA4减轻氧化应激，从而确立了其在缓解绵羊钼诱导肾损伤中的关键作用。
章节片段
绵羊原代RETCs的分离和培养
从当地农场购买2-3日龄的华羊公羊，手术收集肾脏以分离原代RETCs。取肾脏皮质组织，切分，并用I型胶原酶分离ERTCs。简而言之，将肾脏皮质组织在含1%双抗的DMEM中清洗和剪切。转移至50 mL离心管中，用磷酸盐缓冲液（PBS）洗涤3次。加入4 mg/mL的I型胶原酶
网络毒理学分析揭示其环境分布和潜在肾毒机制
为考察钼诱导肾毒性的生态背景和机制，我们利用多源数据绘制了全球钼生产和污染的分布图（图1a）。基于2024年精确的生产数据，确定前六大钼生产国为中国、秘鲁、智利、美国、墨西哥和加拿大（图1b）。为进一步阐明钼导致肾损伤的潜在毒理学机制，进行了网络毒理学分析。筛选CTD和
讨论
尽管全球范围内对钼污染及其对动植物毒效应的关注日益增加，但我们对有效缓解策略和解毒机制的了解仍然有限。随着研究的不断深入，钼引起的代谢毒性越来越受到重视，但与肾代谢失衡的影响相比，研究不成比例地集中在其肝毒性上。鉴于
结论
总之，本研究为钼暴露对内质网应激和铁死亡调控机制提供了新的见解。我们的结果表明，钼暴露诱导PDIA4异常表达，增强ATF4介导的SLC7A11转录，触发内质网应激和铁死亡。此外，我们提供了证据表明GBE通过调节PDIA4介导的ATF4-SLC7A11通路缓解绵羊RETCs中的钼诱导的内质网应激和铁死亡。
未引用参考文献
Dixon和Olzmann, 2024
CRediT作者贡献声明
李靖妮：撰写—审阅与编辑，概念化。 杨凡：可视化，资源，方法论。 彭程程：撰写—审阅与编辑，概念化。 代雪燕：资源，形式分析。 邢成龙：验证，形式分析。 楚学生：方法论，数据整理。 高飞燕：验证，方法论，形式分析。 胡明文：可视化，方法论。 李浩堂：形式分析，数据整理。 曹华斌：验证，资源，项目管理，
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的可能影响本文报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到国家自然科学基金（编号32460911）、江西省自然科学基金（编号20242BAB26099）、疾病防控岗位（编号JXARS-13）以及牛羊现代农业产业技术体系项目资助。
李靖妮|杨凡|彭程程|代雪燕|邢成龙|楚学生|高飞燕|胡明文|李浩堂|曹华斌
