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苯并(a)芘对线虫发育和行为的影响及其分子机制

田慧敏  
【摘要】: 苯并(a)芘[Benzo(a)pyren,B(a)P]是一种广泛存在于环境中的具有致癌作用的多环芳烃类化合物,容易在人体内积累导致肿瘤的发生,已被公认为是致癌性多环芳烃的代表。国内外学者对B(a)P的致癌毒性进行了大量的研究,但对其生殖发育毒性的研究较少。同时,对B(a)P致癌机理和相关信号通路调控机制的大多数研究均建立在体外实验的基础上,体内实验的相关报道并不多见。本文以模式生物C.elegans为受试对象,先观察B(a)P对其生殖、发育、运动等方面的影响,并对其体内抗氧化酶系统活性变化进行了测定,随后运用RNAi技术,对B(a)P影响下相关基因在MAPK信号转导途径中的作用进行了进一步研究,初步探讨B(a)P影响生物发育和生理功能的分子机理,为更进一步研究B(a)P作用下不同信号通路在生物体内的作用机制提供理论依据。 通过观察发现,在浓度为10μM的B(a)P作用下,C.elegans成虫的产卵数量显著降低。1-10μM的B(a)P均可抑制C.elegans幼虫的发育,使其发育缓慢、成虫率降低、虫体变小,而且浓度越高这种抑制效果越明显。同时B(a)P也可以引起C.elegans运动行为的不协调,造成运动轨迹振幅增大,运动轨迹杂乱无章。 对抗氧化酶系统活性的测定结果进行分析后发现:B(a)P暴露下C.elegans成虫虫体内的GST以及抗氧化酶SOD、CAT活性均受到显著影响,机体总抗氧化活性T-AOC水平也发生较大变化。不同浓度B(a)P造成的GST活性随时间的变化有所不同,但整体趋势都是先被诱导上升而后又被抑制下降。SOD与T-AOC活性变化较相似,低浓度(1μM)B(a)P作用下其活性变化不明显,而较高浓度(5μM和10μM)作用下其活性先是上升,随后下降,直至最后低于正常水平。而各个浓度B(a)P影响下的CAT活性一直处于被抑制状态,较高浓度下其活性显著低于对照组。 RNAi实验结果表明,在10μM B(a)P暴露下,当C.elegans体内ERK信号通路中的mpk-1基因表达被抑制后,幼虫发育迟缓的现象有所缓解,成虫率提高了约15%:p38途径中的sek-1和pmk-1基因表达被沉默后,成虫率提高更为明显(25%),而且发育速度比喂食空载体的对照组明显要快。表明MAPK信号通路中的ERK途径和p38途径在由B(a)P介导的C.elegans幼虫发育迟缓过程中起重要作用。而JNK途径中的相关基因—jnk-1和mek-1表达被沉默后,C.elegans幼虫发育被抑制的现象并没有明显改变。


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