多氯联苯(PCBs)是一种持久性有机污染物,可通过胎盘进入胎儿体内,而胎儿期是神经细胞发育的关键时期,对PCBs的毒害作用敏感,且造成的损害严重,可影响生后的神经行为发育。目前PCBs对神经系统损害的机理研究尚处于初级阶段。个体的生长发育受到环境和遗传的共同作用,而环境因素主要通过改变基因的表观遗传学参与调节,其中基因甲基化是其重要的调节方式之一。Nnat基因是一种脑特异性印记基因,参与了脑细胞的发育和分化,其主要的表达调节方式是基因甲基化。前期研究发现PCBs可通过改变基因甲基化的方式产生神经毒作用。因此,我们推测Nnat基因表达异常可能是PCBs导致神经发育损伤的重要机制。研究PCBs对脑细胞Nnat表达及其相关因子的影响可望阐述其神经损害的分子机制,为进一步的防治研究提供新的思路。
polychorinated biphenyls;gene methylation;neural stem cells;neural development;neuronatin
[目的]研究环境污染物多氯联苯对胎儿神经系统发育损害的作用机制。[方法]1、细胞实验分离培养胎鼠原代NSCs,用免疫荧光技术检测NSCs上Nestin的表达,并诱导分化,免疫荧光技术检测GFAP和CNPase。不同剂量的A1254作用于胎鼠的神经干细胞,并设置对照组,比色法检测DNMT1和DNMT3b活性,ELISA检测甲基化相关转录因子E2F1、CREB和SP1,实时定量RT-PCR检测MeCP2和Nnat mRNA的表达,Western blot检测MeCP2和NNAT蛋白质表达,流失细胞仪检测NSC凋亡情况。不同剂量的甲状腺素与10.00ng/mL A1254相互作用,同期设置空白对照组,并检测DNMT1、DNMT3b活性、MeCP2和Nnat mRNA和蛋白质的表达、细胞凋亡等指标。2、动物试验将雌性SD大鼠随机分为孕前低、高剂量组,孕期低、高剂量组和孕前+孕期低、高剂量组,并同期设置空白对照组。用气相色谱串联质谱法检测孕鼠血清中PCBs含量,放射免疫法检测孕鼠血清T3、T4和TSH,并检测DNMT1和DNMT3b活性,MeCP2和Nnat mRNA和蛋白质的表达,以及TUNEL检测胎鼠脑组织细胞凋亡情况。[结果]1、所培养细胞Nestin表达阳性,能多向分化。2、随着A1254剂量的增加,Dnmt1和Dnmt3b酶活性下降,转录因子CREB降低、SP1增加, MeCP2 mRNA和蛋白表达增加,NNAT mRNA和蛋白表达下降,NSCs凋亡增加。3、甲状腺素可拮抗A1254的作用,且随着甲状腺素作用浓度的增加,拮抗作用更明显。4、各暴露组和对照组体重、产仔数和胎鼠体重无统计学差异。随着A1254暴露剂量和时间的增加,孕鼠血清中PCBs含量增加,T3、T4降低,TSH升高;胎鼠脑组织中Dnmt1和Dnmt3b活性下降,MeCP2 mRNA和蛋白表达增加,而NNAT mRNA和蛋白表达下降,细胞凋亡增加。[结论]多氯联苯可能是通过改变胎儿基因甲基化的模式,使基因表达量发生了改变,从而影响了胎儿神经系统的发育,使之生后出现了一些神经行为发育异常。甲状腺素对PCBs的拮抗作用具有量效关系。