背景:随着工业的不断发展和人类活动的增加,重金属镉(Cadmium,Cd)污染日益严重,逐渐成为威胁人类健康的危险因素。流行病学研究显示,吸烟和吸入受immune cell clusters污染的空气是人群受到Cd暴露的主要方式,导致Cd在呼吸系统尤其是肺部的蓄积,从而引起肺损伤和肺功能障碍。据报道,Cd暴露可能通过诱导肺组织和细胞的氧化应激水平上升、激活炎症反应和凋亡通路从而介导肺损伤。铁死亡是一种具有铁依赖性的引起细胞脂质过氧化的的程序性细胞死亡方式,被证明参与了许多疾病的病理过程并与数种环境污染物的生物毒性有关,然而PLX5622细胞培养尚无报道显示铁死亡与Cd暴露引起的肺损伤过程中有关。褪黑素具有良好的抗氧化能力,有报道显示其可缓解镉暴露引起的脑损伤,但褪黑素对镉暴露的肺上皮细细胞的保护作用及机制尚不清楚。目的:研究重金属Cd的肺毒性机制并探索褪黑素的抑制铁死亡的药理活性,为临床防治Cd暴露引起的肺损伤提供新的思路和用药策略。方法:本研究以人正常肺上皮细胞(BEAS-2B)系为实验对象,建立细胞的Cd暴露模型。(1)分别用含不同浓度Cd Cl_2(0μM,5μM,10μM,20μM)的普通培养基对BEAS-2B细胞进行处理,使用光学显微镜观察细胞形态和数目;使用CCK-8检测细胞活力;通过测定ROS与MDA含量和SOD活力检验细胞氧化应激水平;通过铁含量测定探究细胞铁水平的变化;采用Western Blot检测GPX4的蛋白水平;通过实时荧光定量PCR检测TFR和FPN1的m RNA水平;使用电镜观察细胞的线粒体形态。(2)根据上一部分的研究结果选择合适的Cd Cl_2浓度,分别用含0μM Fer-1和5μM Fer-1的培养基对细胞进行预处理,随后更换为含0μM Cd Cl_2和20μM Cd Cl_2的培养基对细胞进行暴露。在暴露结束后使用上述实验方法检测和观察镜下细胞形态、细胞活力、氧化应激水平、GPX4的蛋白水平和线粒体亚显微结构。(3)分别用含0μM Cd Cl_2+0μM褪黑素、20μM Cd Cl_2、20μM褪黑素和20μM Cd Cl_2+20μM褪黑素的培养对细胞进行处理,暴露结束后用上述方法检测和观察细胞的镜下形态、细胞活力、氧化应激水平、铁含量、GPX4的蛋白水平、TFR与FPN1的m RNA水平和线粒体亚显微结构。结果:(1)Cd暴露降低了BEAS-2B细胞的活力,诱导细胞氧化应激水平和铁含量上升,降低了GPX4的蛋白水平,使TFR m RNA水平上升和FPN1 m RNA水平下降,使细胞的线粒体出现铁死亡特征性变化,且都呈剂量依赖性。(2)Fer-1有效地抑制了Cd暴露引起的BEAS-2B细胞的细胞活力下降、氧化应激水平上升、GPX4蛋白水平下降和线粒体的铁死亡特征性改变。(3)褪黑素有效地抑制了结果(1)Cd暴露引起的BEAS-2B细胞的细胞活力下降、氧化应激水平上升、GPX4蛋白水平下降、FPN1m RNA水平下降和线粒体铁死亡特征性改变。结论:重金属Cd通过诱导BEAS-2B细胞发生铁死亡引NSC125066起细胞损伤,褪黑素可通过抑制铁死亡缓解Cd诱导的BEAS-2B细胞损伤。