维生素C缓解四氯苯醌的细胞凋亡效应及其机理研究

作     者：庞梦帆 

作者单位：河北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李翠平

授予年度：2022年

学科分类：100405[医学-卫生毒理学] 1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 10[医学] 

主      题：四氯苯醌 细胞凋亡 DNA羟甲基化 活性氧 维生素C 

摘      要：四氯苯醌(TCBQ)是持久性污染物五氯苯酚(PCP)的活性代谢产物,也是处理种子的杀真菌剂,以及工业生产中的氧化剂和脱水剂。TCBQ可经皮肤、消化道和呼吸道进入人体,主要在肝脏和肾脏内进行代谢,代谢过程会产生严重的毒性效应,包括肝毒性、遗传毒性、神经毒性以及炎症反应等,深入探究四氯苯醌的致毒机理及建立有效的预防方法显得尤为重要。现阶段研究结果基本认定TCBQ的毒性主要是通过诱导细胞产生大量ROS造成,细胞在氧化应激下发生凋亡反应。维生素C是一种水溶性抗氧化剂和自由基清除剂,在水果和蔬菜中含量丰富,在日常生活中即可获得。鉴于此本研究选择维生素C缓解TCBQ的细胞毒性,结果显示维生素C预处理可明显降低TCBQ诱导的细胞氧化应激损伤,降低细胞内ROS水平,恢复线粒体膜电位,逆向调节凋亡关键基因m RNA和蛋白表达,提高细胞存活率。更值得注意的是,文献报道TCBQ和维生素C均可调节DNA 5-羟甲基胞嘧啶(5hm C)水平。基因发生差异羟甲基化会引起m RNA表达变化,进而影响多种生理过程的正常进行。鉴于此本研究推测TCBQ基于DNA羟甲基化路径诱导细胞凋亡的新机理,并猜测维生素C也可通过此路径抑制其细胞毒性。本研究利用高效液相色谱-质谱联用(UHPLC-MS/MS)方法联合羟甲基化DNA免疫共沉淀测序(h Me DIP-seq)技术研究发现TCBQ通过降低Tet双加氧酶m RNA和蛋白表达,整体下调基因组DNA5hm C水平,启动子区5hm C丰度明显下降。探究TCBQ下调5hm C与凋亡之间的相关性发现,TCBQ主要通过调控线粒体凋亡路径关键基因启动子区5hm C丰度而调节其m RNA表达,其中74%基因m RNA变化趋势与凋亡趋势一致。Vc反向调节TCBQ对启动子区5hm C水平的改变,随之改变其m RNA表达,确定了Vc通过5hm C路径抑制TCBQ细胞凋亡的机制,并进一步确定了TCBQ诱导细胞凋亡的5hm C机制。综合两部分研究内容揭示了TCBQ诱导细胞凋亡的5hm C新机制,以及Vc通过清除ROS和反向调节其5hm C水平缓解TCBQ诱导凋亡的新机理,为TCBQ以及类似机理致毒化合物毒性作用的缓解提供新思路,同时为PCP和TCBQ职业暴露人群健康的保护提供理论依据,研究也拓宽了Vc在人类生活中的应用。