铁吸收异常在CO中毒致脑白质损伤中的作用

doi:10.12116/j.issn.1004-5619.2023.431104

摘要/Abstract

摘要：

目的探讨一氧化碳（carbon monoxide，CO）中毒致小鼠脑白质损伤部位神经细胞铁代谢变化及肠道菌群紊乱对机体铁离子吸收的可能机制。方法将C57BL/6小鼠置于密闭广口瓶中给予CO气体制作CO中毒小鼠模型，对照组予相同处理但不给予CO气体。对小鼠脑白质部位取材，观察脑白质的形态学改变，通过免疫组织化学和蛋白质印迹法分析转铁蛋白（transferrin，TRF）和谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，GPX4）的表达变化。同时，于小鼠染毒后3 d和7 d收集粪便，进行16S rRNA测序，分析CO中毒引起的小鼠肠道菌群变化。结果电镜结果显示，CO中毒导致小鼠脑白质部位出现明显脱髓鞘病变，TRF表达升高，GPX4表达降低。CO中毒导致小鼠肠道菌群分布异常，致肠组织铁离子吸收异常。结论 CO中毒可导致脑白质部位神经细胞损伤，进而导致脱髓鞘病变，也可引起小鼠肠道菌群分布和铁离子吸收异常。

关键词: 法医病理学, 法医毒理学, 一氧化碳中毒, 肠道菌群, 脑白质, 脱髓鞘, 铁死亡, 小鼠

Abstract:

Objective To investigate the effects of carbon monoxide （CO） poisoning on intestinal flora and iron absorption, and to analyze the effects of intestinal flora disorder on iron absorption and nerve cells in white matter, and to clarify its role in demyelinating lesions caused by CO poisoning. Methods C57BL/6 mice were placed in a closed jar and given CO gas to make a mouse model of CO poisoning. The control group was given the same treatment but not given CO gas. The feces of mice were collected at 3 days and 7 days after exposure, and 16 SrRNA sequencing was performed to analyze the changes of intestinal flora in mice caused by CO poisoning. At the same time, the white matter of mice was taken to observe the morphological changes of white matter, and the expression of transferrin （TRF） and glutathione peroxidase 4 （GPX4）was analyzed by immunohistochemistry and Western blot. Results CO poisoning led to abnormal distribution of intestinal flora in mice, resulting in abnormal absorption of iron ions in intestinal tissue. The results of electron microscopy showed that CO poisoning caused obvious demyelination in the white matter of mice. CO poisoning increased the expression of TRF and decreased the expression of GPX4 in the white matter. Conclusion CO poisoning caused abnormal intestinal flora distribution and iron ion absorption in mice, and ferroptosis occurred in the white matter of the brain, which led to demyelination in the white matter of the brain.

Key words: forensic pathology, forensic toxicology, carbon monoxide poisoning, intestinal flora, white matter, demyelination, ferroptosis, rice

中图分类号:

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图/表 6

图1 CO染毒后小鼠肠道菌群的丰度变化A：正常对照组；B：染毒后7 d组；C：染毒后3 d组。

Fig. 1 Analysis of variance histogram of intestinal flora abundance between groups in mice

图2 CO染毒后小鼠脑白质部位髓鞘的结构变化（×8 000）A：正常对照组；B：染毒后3 d组；C：染毒后7 d组。箭头示髓鞘松散情况。

Fig. 2 Structural changes of myelin sheath in the cerebral white matter of mice following CO exposure （×8 000）

表1 CO染毒后小鼠脑白质部位TRF和GPX4表达变化统计结果 (n=3)

Tab. 1 Statistical results of changes in TRF and GPX4 expression in the cerebral white matter ofmice following CO exposure

组别	TRF		GPX4
组别	平均阳性强度	相对表达量	平均阳性强度	相对表达量
正常对照	6.078±0.283	0.722±0.071	10.766±0.571	0.786±0.070
3 d	19.023±0.222^1）	0.921±0.072^1）	9.031±0.403^1）	0.659±0.083^1）
7 d	8.691±0.243	0.751±0.210	9.119±0.469^1）	0.683±0.087^1）

图3 免疫组织化学染色检测CO染毒后小鼠脑白质部位TRF的表达变化A：对照组；B：3 d组；C：7 d组。

Fig. 3 Changes in TRF expression in the cerebral white matter of micefollowing CO exposure detected by immunohistochemical staining

图4 免疫组织化学染色检测CO染毒后小鼠脑白质部位GPX4的表达变化A：对照组；B：3 d组；C：7 d组。

Fig. 4 Changes in GPX4 expression in the cerebral white matter of micefollowing CO exposure detected by immunohistochemical staining

图5 蛋白质印记法检测CO染毒后小鼠脑白质部位TRF和GPX4的表达变化

Fig. 5 Changes in TRF and GPX4 expression in thecerebral white matter of mice following CO exposuredetected by Western blotting

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