3-氯-1,2-丙二醇（3-chloro-1,2-propanediol,3-MCPD）是一种主要在食品热加工过程产生的污染物。据报道3-MCPD的毒效应主要作用在肾脏及雄性生殖系统,被国家癌症机构定义为2B类致癌物。本实验室前期研究发现,线粒体依赖性凋亡途径参与了3-MCPD诱导人胚肾细胞损伤,3-MCPD暴露处理引起线粒体膜电位下降,线粒体呼吸链紊乱,特别是ATP合成酶（ATP5,ATP6,ATP8）下调表达,胞内ATP水平下降,这表明3-MCPD诱导的肾细胞凋亡可能与能量调节有关。腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase,AMPK）是能量的调节因子,可参与到细胞凋亡过程,细胞自噬与凋亡又存在着复杂的交互作用。本研究在前期基础上,深入探讨AMPK信号途径及自噬在3-MCPD诱导的细胞凋亡中的作用及机制。该研究可为解释人体细胞对3-MCPD应激反应的分子机制及相应食品安全问题提供有力的科学基础。主要研究内容及结果如下:1.AMPK信号途径参与3-MCPD诱导肾细胞凋亡不同浓度的3-MCPD（0、2.5、5、10、20 m M）处理HEK293细胞24 h,Western blotting分别检测AMPK、肝激酶B1（liver kinase B1,LKB1）及Caspase 3的表达,结果发现:3-MCPD处理引起p-AMPKα/AMPKα的蛋白表达比值增加,p-LKB1、Cleaved caspase 3的蛋白表达水平上升,表明3-MCPD暴露促使LKB1发生磷酸化,进而激活AMPK,从而引起肾细胞凋亡。用5-氨基咪唑-4-甲酰胺核糖核苷酸（AICAR,AMPK激活剂）协同3-MCPD处理细胞后,结果发现:AMPK激活剂AICAR协同处理能激活AMPK的表达,促进3-MCPD诱导的细胞死亡,LDH释放,凋亡率的发生,线粒体功能紊乱,Caspase酶活性增强和Caspase 3蛋白表达增加。而Dorsomorphin（DOR,AMPK抑制剂）协同处理抑制AMPK的表达,缓解3-MCPD所致肾细胞凋亡。结果表明,AMPK参与了3-MCPD诱导肾细胞凋亡过程,持续激活AMPK促进了细胞凋亡发生,而抑制AMPK表达也抑制了细胞凋亡。2.3-MCPD诱导HEK293细胞发生自噬实时荧光定量PCR检测自噬相关标志性蛋白LC3及Beclin1基因表达,结果显示:3-MCPD处理浓度在0-10 m M内,LC3-II/LC3-I比值增加,Beclin1表达显著上升,呈剂量依赖性,同时,Western blotting结果显示LC3-II/LC3-I蛋白表达呈上升趋势,表明3-MCPD可引起细胞自噬发生。Western blotting检测细胞内雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin,mTOR）,p70核糖体蛋白S6激酶（p70 ribosomal protein S6 kinase,p70S6K）的蛋白表达,发现3-MCPD处理后下调mTOR及p70S6K的磷酸化表达,诱导自噬发生。AMPK激活剂AICAR协同处理能显著降低3-MCPD所致的LC3-II蛋白表达上调,而AMPK抑制剂DOR协同处理能促使3-MCPD所致的LC3-II蛋白表达上调,表明AMPK参与3-MCPD诱导细胞自噬的过程。3.自噬在3-MCPD诱导肾细胞凋亡过程中起保护作用HEK293细胞用3-甲基腺嘌呤（3-MA,自噬抑制剂）或雷帕霉素（Rapamycin RAP,自噬诱导剂）预处理后协同3-MCPD处理,检测结果发现:3-MA协同3-MCPD作用后,抑制3-MCPD诱导的自噬发生,进而促进3-MCPD引起的肾细胞活力下降,凋亡率增加,线粒体功能损伤,Caspase 3蛋白表达增加及Caspase酶活性增强。这表明,自噬抑制剂3-MA增强3-MCPD的肾毒性作用。而自噬促进剂RAP协同处理后,促进3-MCPD诱导的细胞自噬,缓解线粒体损伤,降低Caspase 3蛋白表达及Caspase酶活性,从而减弱3-MCPD的肾毒性作用。综上所述,细胞自噬在细胞受3-MCPD胁迫下起一种应激性保护作用,自噬被抑制时促进了细胞凋亡的发生,而诱导自噬发生则抑制了细胞凋亡,细胞自噬发生在一定程度上延长了肾细胞存活的时间。