这篇文档属于类型a，是一篇关于GDF15缓解脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）诱导贫血的原创研究论文。以下是详细的学术报告：

一、作者与发表信息

本研究由Yan Li、Peijun Jia、Jingxin Zhang等共同完成，通讯作者为Shijie Zhang（郑州大学生命科学学院）。合作单位包括郑州大学附属肿瘤医院（Yuanlin Xu）和纽约血液中心膜生物学实验室（Xiuli An）。论文发表于Advanced Science期刊，2025年在线发表，开放获取（DOI: 10.1002/advs.202509265）。

二、学术背景

科学领域：本研究属于毒理学与血液学交叉领域，聚焦霉菌毒素DON对造血系统的毒性机制及干预策略。
研究动机：DON是全球粮食中常见的单端孢霉烯族毒素，化学性质稳定，易通过污染谷物进入食物链。既往研究表明，DON暴露可导致贫血，但其具体机制尚不明确，且缺乏针对性疗法。
研究目标：通过多模型（小鼠和人类原代细胞）和多组学分析，揭示DON抑制红细胞生成的分子机制，并探索生长分化因子15（GDF15）的治疗潜力。

三、研究流程与方法

1. 动物模型实验

• 研究对象：8周龄C57BL/6雄性小鼠，分为对照组和DON处理组（单次腹腔注射10 mg/kg）。
  
• 实验设计：
  
  • 外周血分析：注射后第1、3、4、5、7天检测红细胞（RBC）、血红蛋白（HGB）、网织红细胞等指标。
    
  • 骨髓（BM）分析：通过流式细胞术分选造血干细胞（HSC）、多能祖细胞（MPP）、红系祖细胞（BFU-E/CFU-E）等群体，评估细胞周期（PI染色）和凋亡（Annexin V检测）。
    
  • 组织学：骨髓切片H&E染色观察造血活性。
    

2. 人类原代红细胞培养

• 研究对象：人脐带血（CB）CD34+造血干细胞，采用三阶段体外红系分化体系（含SCF、EPO等细胞因子）。
  
• 处理：添加DON（50/100 ng/mL）或联合GDF15（50 ng/mL）。
  
• 检测指标：
  
  • 增殖与分化：流式细胞术分析BFU-E（IL3R−GPA−CD34+CD36−）和CFU-E（IL3R−GPA−CD34−CD36+）比例。
    
  • 功能验证：集落形成实验（MethoCult培养基）评估红系祖细胞活性。
    
  • 细胞周期与凋亡：Hoechst33342染色检测去核率，AO/EB双染评估凋亡。
    

3. 多组学分析

• 转录组（RNA-seq）：DON处理的人红系祖细胞（第6天）与对照组比较，筛选差异基因（GSEA富集分析）。
  
• 蛋白质组：RIPA裂解液提取蛋白，LC-MS/MS定量分析，聚焦差异蛋白（如β-catenin、MYC、p21）。
  
• 机制验证：Western blot检测GDF15-β-catenin-MYC-p21轴关键蛋白表达。
  

4. GDF15干预实验

• 体外：DON处理的培养体系中补充GDF15，评估红系分化恢复情况。
  
• 体内：小鼠DON暴露后注射GDF15（150 μg/kg），分析骨髓造血重建效果。
  

创新方法：
- 开发了三阶段红系分化培养系统，模拟人类红细胞生成全过程。
- 结合OPP（O-propargyl-puromycin）蛋白合成检测，直接证明DON抑制翻译而非转录。

四、主要结果

1. DON破坏造血稳态

• 小鼠模型中，DON导致外周血RBC、HGB和网织红细胞短期内显著下降（第1天最低，第4天恢复）。
  
• 骨髓HSC扩增但MPP耗竭，红系祖细胞（BFU-E/CFU-E）绝对数量减少，且G1期细胞周期阻滞（流式数据支持）。
  

2. 红系分化受阻的机制

• 转录组：仅135个基因差异表达，但核糖体生物合成通路显著富集（GSEA）。
  
• 蛋白质组：568个差异蛋白（345下调），β-catenin、MYC、p21表达异常（Western blot验证），且与mRNA水平无关，证实DON通过核糖体应激选择性抑制翻译。
  

3. GDF15的治疗作用

• 体外：GDF15补充恢复红系祖细胞增殖（BFU-E比例回升至对照水平），逆转G1期阻滞（β-catenin/MYC上调，p21下调）。
  
• 体内：GDF15治疗小鼠的骨髓细胞数、MPP和红系输出均显著恢复（p<0.01）。
  

五、结论与意义

1. 科学价值：

   • 首次阐明DON通过核糖体应激-GDF15-β-catenin-MYC-p21轴抑制红系生成，填补了霉菌毒素致贫血机制的空白。
     
   • 提出翻译抑制是DON毒性的核心机制，为理解其他核糖体毒性物质（如DBA相关突变）提供新视角。
     

2. 应用价值：

   • GDF15被鉴定为潜在治疗靶点，为DON中毒的临床干预提供新策略。
     
   • 研究模型（如人类原代红系培养系统）可推广至其他血液毒性物质的筛查。
     

六、研究亮点

1. 多模型整合：结合小鼠体内实验和人类原代细胞培养，数据更具转化意义。
   
2. 多组学驱动：通过转录组与蛋白质组的“脱钩”分析，锁定翻译调控的关键作用。
   
3. 机制-治疗闭环：从机制发现（GDF15下调）到干预验证（GDF15补充），逻辑严密。
   

七、其他价值

• 研究揭示了红系祖细胞对DON的阶段性敏感差异（早期分化更易受损），为针对性防护提供依据。
  
• 发现的GDF15-β-catenin-MYC-p21轴可能适用于其他应激性红细胞生成障碍疾病（如慢性炎症性贫血）。
  

（报告总字数：约1500字）