喹啉是含氮杂环化合物的典型代表之一,除了天然来源外,多来自人工合成,主要存在于焦化废水、煤气化废水以及木酚油中,在烟草的烟雾中也有检出。由于喹啉是药物研发中重要的基础结构,合成喹啉及其衍生物的途径越来越广泛。此外喹啉还可用于制造油漆、染料和其他相关化学品,其衍生物可作为杀菌剂、缓蚀剂等,因此在行业废水中也有检出。因其高水溶性和高扩散性,使其在环境中也有较高的检出浓度。针对目前在个体研究中,肝脏作为喹啉作用的靶器官,突变频率是对照组的4倍,而在其他器官如肺、肾或脾中没有发现明显影响。肝脏作为重要的解毒和代谢器官,为维持能量和电子传递等生命活动正常进行,肝脏细胞中含有大量线粒体。相关研究表明喹啉会破坏线粒体的内外膜,这会破坏原有的氧化还原平衡,诱发细胞发生氧化应激。但是,目前关于喹啉引起氧化应激的研究存在空白,尚不清楚喹啉暴露后是否影响胞内氧化还原平衡,诱发细胞氧化应激。本论文从细胞和分子层面上选取小鼠肝脏细胞和两种抗氧化酶作为研究对象,研究了喹啉诱发肝脏细胞的氧化应激效应与机理,研究内容主要包括以下四个部分:第一章论述了杂环化合物的性质、来源及其与多环芳烃的异同性。介绍了氮杂环化合物喹啉及其衍生物的用途及研究进展,介绍了喹啉在环境中的存在情况以及诱发毒性效应与机理的研RepSox究进展,提出了研究领域亟待解决的科学问题,介绍了本研究的研究目的Food toxicology、内容与意义。第二章以小鼠原代肝细胞作为研究对象,经不同剂量喹啉暴露后诱发的氧化应激效应,阐明了喹啉对肝脏细胞造成的氧化损伤和作用机制。经喹啉暴露后的小鼠肝脏细胞活力下降,随着剂量进一步增大,细胞活力显著下降,说明了喹啉的肝毒性。胞内的活性氧(ROS)水平在较低浓度下无明显变化,当喹啉暴露浓度达到25 mg/L时,细胞内ROS水平逐渐升高。在与氧化还原平衡相关的抗氧化酶和抗氧化物质的研究中发现,喹啉对SOD酶的影响小,主要对CAT酶造成影响。抗氧化剂GSH等消耗了部分H2O2,降低了胞内的ROS水平,但随着喹啉暴露浓度的增加,抗氧化物质无法清除过多的ROS,细胞的总抗氧化能力下降。细胞膜上的Ipatasertib不饱和脂肪酸被氧化,MDA含量上升,膜的通透性升高,LDH酶外流。喹啉还诱导了线粒体膜电位的下降,造成线粒体损伤,进而诱发细胞凋亡。在DNA相关的研究中,喹啉暴露诱发了 DNA损伤,其中ROS是元凶之一。在分子层面,本研究证实了喹啉可以通过嵌插方式结合到DNA中,使DNA双螺旋更加紧缩。喹啉与DNA的结合可能依赖于腺嘌呤B18和鸟嘌呤B16。第三章在分子水平上以SOD和CAT为研究对象探究了喹啉对蛋白质功能影响的剂量-效应。结果表明,喹啉能通过疏水力与CAT结合,改变其体系粒径和二级结构,使蛋白质结构疏松。这一过程改变了发色团周围的微环境,使发色团周围的环境极性降低,导致荧光敏化。分子对接结果表明,喹啉影响与CAT活性相关的Tyr 357,导致CAT酶活性和同步荧光发生变化。在喹啉和SOD结合过程中,蛋白质结构也发生了变化。Cu2+直接与超氧阴离子自由基相互作用,而Zn2+在稳定活性中心周围的环境中发挥作用。由于结合位点远离SOD的活性中心,因此对SOD的活性影响不大。第四章总结了本论文的主要工作内容,凝练了创新点,提出了论文的不足之处和研究展望。在细胞和分子水平上,本研究评价了不同剂量的喹啉诱导肝细胞氧化应激的相关毒性机制,通过模拟喹啉与抗氧化蛋白的结合模型揭示了喹啉影响抗氧化系统的主要途径,同时也探究了喹啉与DNA的相互作用,为细胞和分子层面上揭示喹啉造成肝毒性的机制研究提供了科学依据和方法学参考。