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硫酸二甲酯通过氧化应激-线粒体凋亡通路诱导人支气管上皮细胞急性损伤的机制研究OACHSSCD

Mechanism of dimethyl sulfate-induced acute injury in human bronchial epithelial cells via oxidative stress-mitochondrial apoptosis pathway

中文摘要英文摘要

目的 探讨硫酸二甲酯(DMS)对人支气管上皮细胞(BEAS-2B)的急性损伤作用及其潜在机制.方法 采用 DMS 处理 BEAS-2B 细胞,建立急性肺损伤(ALI)体外模型.通过 CCK-8 法检测不同浓度及时间点DMS 暴露后的细胞活力;利用光学显微镜观察细胞形态变化;采用 Annexin V/PI 双染法检测细胞凋亡率.通过相应试剂盒检测线粒体膜电位变化、脂质过氧化物丙二醛(MDA)含量、细胞内总活性氧(ROS)与线粒体活性氧(mtROS)水平、还原型谷胱甘肽(GSH)与氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量,以及总超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性.结果 与对照组相比,DMS 处理组细胞相对活力显著下降(P<0.01),且随染毒时间延长和浓度增加呈进行性降低(P<0.01).细胞凋亡率显著升高(P<0.01);线粒体跨膜电位明显降低(P<0.01).染毒初期细胞内 MDA 含量上升但差异无统计学意义,后期则迅速升高(P<0.01),呈现明显的时间-剂量依赖效应.细胞内总 ROS 与 mtROS 水平均显著上升(P<0.01).染毒初期 GSH 含量显著升高而 GSSG 上升缓慢;随暴露时间延长,GSH 含量迅速下降,同时GSSG 含量急剧上升(P<0.01).低浓度DMS 暴露下,总SOD活性随时间延长而升高,高浓度时其活性受到抑制;CAT 活性的变化趋势则与总 SOD 相反(P<0.01).结论 成功建立了 DMS 诱导 BEAS-2B 细胞急性损伤的体外模型,该模型可用于模拟人体短时大剂量吸入 DMS 所致 ALI的病理过程.DMS 急性暴露可显著降低细胞活力并引发严重细胞凋亡,其机制可能与线粒体膜电位紊乱、大量ROS 生成、细胞内氧化还原平衡破坏及严重氧化损伤有关,最终导致细胞凋亡与活力丧失.

Objective To investigate the acute toxic effects of dimethyl sulfate(DMS)on human bronchial epithelial cells(BEAS-2B)and its underlying mechanisms.Methods An in vitro model of acute lung injury(ALI)was established by treating BEAS-2B cells with DMS.Cell viability after DMS exposure at different concentrations and time points was assessed using the CCK-8 assay.Changes in cell morphology were observed under an optical microscope.The apoptosis rate was measured by Annexin V/PI double staining.Mitochondrial membrane potential changes,malondialdehyde(MDA)content,intracellular total reactive oxygen species(ROS)and mitochondrial reactive oxygen species(mtROS)levels,reduced glutathione(GSH)and oxidized glutathione(GSSG)content,as well as total superoxide dismutase(SOD)and catalase(CAT)activity were detected using corresponding assay kits.Results Compared to the control group,the relative cell viability in DMS-treated groups significantly decreased(P<0.01)and progressively declined with increasing exposure time and concentration(P<0.01).The apoptosis rate significantly increased(P<0.01),and the mitochondrial transmembrane potential was markedly reduced(P<0.01).Intracellular MDA content initially increased without statistical significance but rose rapidly at later stages(P<0.01),showing a significant time-and dose-dependent effect.Both intracellular total ROS and mtROS levels significantly increased(P<0.01).In the early exposure stage,GSH content significantly increased while GSSG rose slowly.With prolonged exposure,GSH content decreased rapidly,while GSSG content increased sharply(P<0.01).Under low-concentration DMS exposure,total SOD activity increased over time but was inhibited at high concentrations.The change in CAT activity showed an opposite trend to total SOD(P<0.01).Conclusion An in vitro model of DMS-induced acute injury in BEAS-2B cells is successfully established.This model can be used to simulate the pathological process of ALI in humans caused by short-term,high-dose inhalation of DMS.Acute DMS exposure significantly reduces cell viability and induces severe apoptosis.The mechanism may be related to mitochondrial membrane potential disruption,excessive ROS generation,disruption of intracellular redox balance,and severe oxidative damage,ultimately leading to apoptosis and loss of cell viability.

陈潇湘;于卫华;刘江正;海春旭;孔德钦;刘瑞;张倩;李璐迪;柳冰洁;吴昊;曹猛;安广洲

空军军医大学军事预防医学系军事毒理学与防化医学教研室,特殊作业环境危害评估与防治教育部重点实验室,陕西省自由基生物学与医学重点实验室,陕西 西安 710032空军军医大学军事预防医学系军事毒理学与防化医学教研室,特殊作业环境危害评估与防治教育部重点实验室,陕西省自由基生物学与医学重点实验室,陕西 西安 710032空军军医大学军事预防医学系军事毒理学与防化医学教研室,特殊作业环境危害评估与防治教育部重点实验室,陕西省自由基生物学与医学重点实验室,陕西 西安 710032空军军医大学军事预防医学系军事毒理学与防化医学教研室,特殊作业环境危害评估与防治教育部重点实验室,陕西省自由基生物学与医学重点实验室,陕西 西安 710032空军军医大学军事预防医学系军事毒理学与防化医学教研室,特殊作业环境危害评估与防治教育部重点实验室,陕西省自由基生物学与医学重点实验室,陕西 西安 710032空军军医大学军事预防医学系军事毒理学与防化医学教研室,特殊作业环境危害评估与防治教育部重点实验室,陕西省自由基生物学与医学重点实验室,陕西 西安 710032空军军医大学军事预防医学系军事毒理学与防化医学教研室,特殊作业环境危害评估与防治教育部重点实验室,陕西省自由基生物学与医学重点实验室,陕西 西安 710032空军军医大学军事预防医学系军事毒理学与防化医学教研室,特殊作业环境危害评估与防治教育部重点实验室,陕西省自由基生物学与医学重点实验室,陕西 西安 710032空军军医大学军事预防医学系军事毒理学与防化医学教研室,特殊作业环境危害评估与防治教育部重点实验室,陕西省自由基生物学与医学重点实验室,陕西 西安 710032空军军医大学军事预防医学系军事毒理学与防化医学教研室,特殊作业环境危害评估与防治教育部重点实验室,陕西省自由基生物学与医学重点实验室,陕西 西安 710032空军军医大学军事预防医学系军事毒理学与防化医学教研室,特殊作业环境危害评估与防治教育部重点实验室,陕西省自由基生物学与医学重点实验室,陕西 西安 710032空军军医大学军事预防医学系军事毒理学与防化医学教研室,特殊作业环境危害评估与防治教育部重点实验室,陕西省自由基生物学与医学重点实验室,陕西 西安 710032

医药卫生

硫酸二甲酯活性氧线粒体氧化应激超氧化物歧化酶过氧化氢酶谷胱甘肽丙二醛

dimethyl sulfatereactive oxygen speciesmitochondriaoxidative stresssuperoxide dismutasecatalaseglutathionemalondialdehyde

《空军军医大学学报》 2026 (5)

651-659,9

陕西省重点研发计划项目(2023-YBSF-297)

10.13276/j.issn.2097-1656.2026.05.004

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