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环境内分泌干扰物暴露引起心脏发育毒性的研究进展

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中华劳动卫生职业病杂志 2022年第7期40卷 552-557页

作者：杨晓莲许洁俞捷遵义医科大学公共卫生学院劳动卫生与环境卫生教研室遵义563006

环境内分泌干扰物(EDCs)普遍存在于各种生活场景中,可结合机体中的不同受体,干扰内分泌系统正常功能而引发各组织器官病变。本文对环境中常见几类EDCs暴露致心脏形态结构生长畸形和心功能异常,以及其有关机制包括氧化应激、炎症反应、... 详细信息

环境内分泌干扰物(EDCs)普遍存在于各种生活场景中,可结合机体中的不同受体,干扰内分泌系统正常功能而引发各组织器官病变。本文对环境中常见几类EDCs暴露致心脏形态结构生长畸形和心功能异常,以及其有关机制包括氧化应激、炎症反应、信号转导、心脏发育相关转录调控因子表达改变、受体介导途径和细胞凋亡等的研究状况进行综述,了解EDCs致心脏发育毒性的过程及其暴露对心脏发育的影响程度,为EDCs的毒性机制研究及防治心脏相关疾病提供理论基础和研究方向。

关键词：环境污染物内分泌干扰物心脏发育毒性心脏形态结构心功能

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双酚AP对斑马鱼心脏发育毒性作用研究

环境科学与技术 2019年第8期42卷 1-6页

作者：王宏烨曹诚刘益海任筱寒任恺贤曹英豪魏希姨秦超南京医科大学第一临床医学院江苏南京210009 南京医科大学附属江苏省人民医院江苏南京210009 南京医科大学第四临床医学院江苏南京210009

双酚AP(BPAP)是一种环境内分泌干扰物,在环境及人体中均有所分布。之前的研究阐述了双酚类似物BPAF对斑马鱼发育和心脏环化的影响及其潜在机制,但BPAP对心脏发育的毒性作用及其作用机制尚未阐明。该课题将斑马鱼胚胎暴露于不同浓度的BP... 详细信息

双酚AP(BPAP)是一种环境内分泌干扰物,在环境及人体中均有所分布。之前的研究阐述了双酚类似物BPAF对斑马鱼发育和心脏环化的影响及其潜在机制,但BPAP对心脏发育的毒性作用及其作用机制尚未阐明。该课题将斑马鱼胚胎暴露于不同浓度的BPAP,利用荧光显微技术与荧光定量PCR等方法,对染毒后96 h内的斑马鱼胚胎和幼鱼的孵化、心脏发育形态、心脏发育相关的4个心脏转录因子(Gata4、Hand2、Nkx2.5、Tbx5)的表达以及心肌细胞活性氧水平等4个方面进行研究,旨在研究BPAP对斑马鱼心脏发育毒性。实验结果表明,BPAP引起斑马鱼胚胎孵化率下降、死亡率升高、心率降低以及心脏环化障碍等,且与BPAP的剂量相关。深入研究表明,BPAP能诱导斑马鱼胚胎以及幼鱼心肌细胞氧化应激以及下调心脏发育有关的转录因子Gata4、Hand2、Nkx2.5、Tbx5。由此可知,BPAP影响斑马鱼胚胎发育和心脏环化障碍,通过诱导心肌细胞的氧化应激和下调心脏发育相关的转录因子。

关键词：双酚AP 斑马鱼胚胎心脏发育毒性心脏环化障碍

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三氯乙烯的心脏发育毒性

环境与职业医学 2018年第1期35卷 14-18页

作者：金红梅任斐乐聪蔡怡萱陈涛姜岩苏州大学公共卫生学院江苏苏州215123 苏州大学江苏省老年病预防与转化医学重点实验室江苏苏州215123 苏州大学基础医学与生命科学学院江苏苏州215123

我国先天性心脏病位居出生缺陷疾病的首位。除遗传因素外,环境因素也是先天性心脏病的重要诱因。三氯乙烯是分布广泛的环境有机污染物,流行病学研究显示其与先天性心脏病存在相关性。动物实验和体外实验也发现,三氯乙烯可引起心脏畸形,... 详细信息

我国先天性心脏病位居出生缺陷疾病的首位。除遗传因素外,环境因素也是先天性心脏病的重要诱因。三氯乙烯是分布广泛的环境有机污染物,流行病学研究显示其与先天性心脏病存在相关性。动物实验和体外实验也发现,三氯乙烯可引起心脏畸形,并干扰人胚胎干细胞向心肌细胞的分化。目前三氯乙烯心脏发育毒性的分子机制尚不明确。本综述从流行病学研究、动物实验、体外实验以及分子机制等方面探讨三氯乙烯心脏发育毒性的研究进展。

关键词：三氯乙烯心脏发育毒性分子机制

全氟辛酸暴露导致鸡胚心脏发育毒性以及左卡尼丁治疗作用的研究

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全氟辛酸暴露导致鸡胚心脏发育毒性以及左卡尼丁治疗作用的研究

作者：吕娜青岛大学

学位级别：硕士

目的:采用鸡胚染毒实验模型和慢病毒卵内沉默技术从动物水平及细胞水平上探讨鸡胚暴露于不同剂量的全氟辛酸(PFOA)后对鸡胚心脏发育的毒性作用及其分子机制,同时探讨左卡尼丁(levocarnitine)对PFOA诱导的心脏发育毒性是否具有治疗作用,... 详细信息

目的:采用鸡胚染毒实验模型和慢病毒卵内沉默技术从动物水平及细胞水平上探讨鸡胚暴露于不同剂量的全氟辛酸(PFOA)后对鸡胚心脏发育的毒性作用及其分子机制,同时探讨左卡尼丁(levocarnitine)对PFOA诱导的心脏发育毒性是否具有治疗作用,揭示PFOA暴露对心脏发育的毒性机制,并为应用左卡尼丁保护心脏发育提供一定的理论依据。方法:对于动物水平的研究,我们将受精鸡蛋根据鸡蛋重量平均分为8组,分别为对照组(葵花籽油)、2 mg/kg(蛋重)PFOA组、2 mg/kg(蛋重)PFOA+100 mg/kg(蛋重)左卡尼丁组、对照病毒组、BMP2慢病毒沉默组、2 mg/kg(蛋重)PFOA+BMP2慢病毒沉默组、2 mg/kg(蛋重)PFOA+10μg/kg(蛋重)BMP2重组蛋白组、BMP2慢病毒沉默+100 mg/kg(蛋重)左卡尼丁组。在鸡蛋孵化前,对鸡蛋表面进行消毒、气室注射染毒和左卡尼丁注射,随后放入孵箱中进行孵化。在孵化第2天,对慢病毒沉默组进行BMP2慢病毒转染和对照病毒转染,对PFOA+BMP2重组蛋白组进行BMP2重组蛋白注射。在鸡胚发育的第15天,将胚胎从壳中取出,处死并解剖心脏,进行实时定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)和蛋白质免疫印迹(Western blotting)实验,对心脏石蜡切片进行免疫组化鉴定,确认BMP2慢病毒的沉默效果。在鸡胚孵化后,对孵化幼鸡心率进行测定;采用HE染色观察孵化幼鸡心脏的病理变化,并测量右心壁厚度;采用Western blotting检测孵化幼鸡心脏组织PPARα(过氧化物酶体增殖物激活受体)、BMP2(骨形态发生蛋白2)和BMP2下游靶点pSMAD1蛋白的表达。对于细胞水平的研究,我们将受精鸡蛋分为PFOA预处理组、PFOA直接暴露组、PFOA预处理+PPARα慢病毒沉默组、PFOA直接暴露+PPARα慢病毒沉默组。在鸡蛋孵化前,对鸡蛋表面进行消毒,对预处理组鸡蛋采用气室注射染毒和左卡尼丁给药,随后放入孵箱中进行孵化。在孵化第2天,对慢病毒沉默组鸡蛋进行PPARα慢病毒转染,放至孵化箱孵化到第10天,将鸡胚从壳中取出,提取鸡胚心肌细胞。直接暴露组则在细胞培养24小时后,暴露于含有PFOA/左卡尼丁的心肌细胞培养基中。细胞继续培养24/48小时后,通过cck-8实验测定细胞毒性;用钙离子荧光探针测定细胞内钙离子浓度变化;采用HE染色对原代心肌细胞形态学进行评价;提取心肌细胞蛋白通过Western blotting检测心肌细胞中Wnt5a和Frizzled2蛋白表达水平的变化。结果:(1)动物实验的结果显示,PFOA暴露可显著提高幼鸡的心率同时减薄幼鸡右心室壁的厚度,而左卡尼丁治疗后则减轻了这种改变。在孵化幼鸡心脏中,BMP2沉默引起的变化与PFOA暴露非常相似。Western blotting结果显示,PFOA暴露增加鸡胚心脏BMP2的表达,抑制pSMAD1的表达,而给予左卡尼丁治疗后可逆转这两种变化;BMP2靶点沉默后,与空白对照组和对照病毒组相比较,BMP2沉默显著增强了PPARα蛋白的表达水平。(2)细胞水平的结果显示,PFOA预处理和直接暴露均降低原代心肌细胞存活率,改变细胞形态,增加细胞内Ca浓度。而左卡尼丁治疗后有效地消除了这种改变。Western blotting结果显示,PFOA预处理后增加了Wnt5a和Frizzled2的蛋白表达,而直接暴露于PFOA则增加了Frizzled2的表达,但降低了Wnt5a的表达。PPARα慢病毒沉默后,在预处理组和直接暴露组,Wnt5a和Frizzled2的蛋白表达均无统计学差异。结论:(1)PFOA诱导的鸡胚心脏的发育毒性与BMP2/pSMAD1信号通路的改变有关,左卡尼丁可以部分治疗PFOA诱导的发育毒性。同时,BMP2/pSMAD1信号通路可能位于PPARα靶点的上游。(2)PFOA预处理和直接暴露均可引起鸡胚原代心肌细胞存活率下降、细胞内Ca浓度升高和细胞形态改变,而这些改变与Wnt5a/Frizzled2这一信号通路密切相关。左卡尼丁对于PFOA诱导的心肌细胞毒性具有治疗作用,可能与其缓解PFOA诱导的心肌细胞钙超载,保护Wnt5a/Frizzled2信号通路有关。

关键词： PFOA 心脏发育毒性左卡尼丁 BMP2/Psmad1 Wnt5a/Frizzled2

基于尺寸效应的胚胎能量代谢对石墨烯心脏发育毒性的调节作用研究

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基于尺寸效应的胚胎能量代谢对石墨烯心脏发育毒性的调节作用研究

作者：王兆新新乡医学院

学位级别：硕士

背景受环境污染和生活习惯影响,心血管疾病(cardiovascular disease,CVDs)已上升到我国疾病负担的首位,且是最主要的致死因素。石墨烯是一类新型碳纳米材料,具有独特的性质,在许多领域有较大的应用前景。石墨烯材料在护肤品、保健品、... 详细信息

背景受环境污染和生活习惯影响,心血管疾病(cardiovascular disease,CVDs)已上升到我国疾病负担的首位,且是最主要的致死因素。石墨烯是一类新型碳纳米材料,具有独特的性质,在许多领域有较大的应用前景。石墨烯材料在护肤品、保健品、玩具、水处理等中的应用增加了对妇女和儿童的暴露机会。与之相关的石墨烯心脏发育毒性已引起人们的关注。心脏是能量代谢最旺盛的器官之一,且纳米材料诱导的发育毒性与材料尺寸密切有关。我们设想,可利用纳米材料的尺寸效应改变胚胎能量代谢,进而调节石墨烯诱导的心脏发育毒性。研究结果可为石墨烯材料的科学设计与安全应用,以及纳米材料诱导的先天性心脏病的预防提供依据。目的通过制备不同尺寸的石墨烯,阐明尺寸效应-能量代谢-心脏发育毒性间的关系。方法选择氧化石墨烯(graphene oxide,GO)为典型石墨烯材料,利用超声法制备不同尺寸的GO;以斑马鱼胚胎为脊椎动物模型,研究尺寸效应和能量代谢紊乱对石墨烯心脏发育毒性的影响。(1)在冰浴条件下,将原始GO超声处理15、30和60 min,分别得到不同尺寸的GO(L-GO、M-GO和S-GO),利用纳米粒径检测仪和透射电镜(TEM)检查所制得GO的尺寸。制备的GO材料用于心脏发育毒性研究。(2)斑马鱼成鱼养殖在水族箱中,水温28±1℃,光周期14 h光照/10 h黑暗,在交配盒中追尾、产卵,用体式显微镜挑选健康胚胎。选用受精后2-5小时(hours of post fertilization,hpf)的胚胎用于心脏发育毒性研究。为研究剂量-反应关系,不同尺寸的GO设置0.01、0.1和1 mg/L等3个染毒组,并以胚胎培养液(E3)为对照组。选择48和72 hpf作为毒效应指标观察终点,它们分别代表胚胎的孵化前暴露期和孵化后持续暴露期。(3)在实验终点,利用倒置显微镜观察心脏发育状况并拍照,同时统计心率和心跳节律性;利用细胞能量代谢分析系统(Seahorse XFe24)检测胚胎能量代谢情况;利用吖啶橙染色和荧光显微镜观察胚胎细胞凋亡情况;应用Image J软件对照片进行分析。结果粒径测定仪检测结果显示,S-GO、M-GO和L-GO的尺寸范围分别处于396～531nm、531～712nm和712～1106 nm;TEM图片进一步验证了GO尺寸大小与超声时间负相关。尽管如此,不同超声处理时间的GO,它们的Zeta电势未表现出明显差别。当胚胎发育到48 hpf时,S-GO、M-GO和L-GO在0.01～1 mg/L暴露水平均显著抑制斑马鱼胚胎心率(P发育到72 hpf时,S-GO促进胚胎心跳加快,M-GO和L-GO主要表现为抑制心率。同时,GO可诱导发育至48 hpf的胚胎出现严重的心包水肿,并导致SV-BA间距明显变大。胚胎心脏形貌和结构的改变程度随GO暴露浓度的增加而增大,并随GO尺寸的增加而增大。当胚胎发育到60 hpf时,GO暴露改变了胚胎残留卵黄囊的大小。在S-GO暴露组,0.01和0.1 mg/L的GO均促进了胚胎对卵黄囊的吸收,但是1 mg/L的GO抑制了胚胎对卵黄囊的吸收。在M-GO和L-GO暴露组中,所有浓度的GO均抑制了胚胎对卵黄囊的吸收。特别地,L-GO在所有暴露浓度水平中对胚胎卵黄囊吸收的抑制作用最大。GO暴露还导致肝脏出现颜色变深、变小或缺失等异常。在S-GO暴露组中,与1 mg/L的GO相比,0.01和0.1 mg/L的GO对肝脏发育均具有更强的抑制作用;而在M-GO和L-GO暴露组,0.01和1 mg/L的GO具有更强的抑制作用。在尺寸方面,GO15对肝脏发育的抑制作用最大。GO暴露能够对胚胎产生线粒体毒性,改变了胚胎的OCR和ECAR值,增加质子泄露,抑制ATP合成。GO诱导的线粒体压力具有明显的尺寸效应,即L-GO对线粒体的毒性作用最大,M-GO次之,S-GO最小。GO暴露可启动胚胎细胞凋亡途径,并且细胞凋亡程度随GO浓度的增加而增强。特别是L-GO暴露组,0.01 mg/L的L-GO显著增加了胚胎心脏的细胞凋亡(P心脏细胞凋亡的诱导程度非常接近。结论本研究利用冰浴-超声法制备了3种不同尺寸GO,即S-GO、M-GO、L-GO。GO暴露能够诱导斑马鱼心脏发育毒性,干扰心脏正常功能,导致心脏形态和结构出现异常改变,并且GO诱导的心脏发育毒性具有剂量-效应关系和尺寸效应关系;GO诱导的心脏发育毒性与能量代谢紊乱有关,并且心脏细胞凋亡异常增加是GO诱导胚胎能量代谢

关键词：氧化石墨烯尺寸效应斑马鱼心脏发育毒性能量代谢

环孢素A通过上调wnt信号诱导斑马鱼心脏发育毒性

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环孢素A通过上调wnt信号诱导斑马鱼心脏发育毒性

作者：万梦琪南昌大学

学位级别：硕士

背景及目的:环孢素A（CsA）是一种在临床上广泛运用于肾脏、心脏、肝脏等器官移植的强大免疫抑制剂,能够很大程度降低器官移植后排斥反应的发生,除此之外,环孢素A也常与肾上腺皮质激素联合使用治疗免疫相关疾病。但随着环孢素A的广泛运... 详细信息

背景及目的:环孢素A（CsA）是一种在临床上广泛运用于肾脏、心脏、肝脏等器官移植的强大免疫抑制剂,能够很大程度降低器官移植后排斥反应的发生,除此之外,环孢素A也常与肾上腺皮质激素联合使用治疗免疫相关疾病。但随着环孢素A的广泛运用,临床使用时有许多副作用,如临床常见的肾毒性、肝毒性等,但它是否具有导致心脏毒性尚不明确,且机制不清。因此,我们利用斑马鱼作为模式动物评估CsA对胚胎心脏发育的毒性。方法:Tg（my17:GFP）转基因鱼系斑马鱼的胚胎于1%亚基蓝中培养12小时,转移至六孔板中,每孔20颗。将12hpf的斑马鱼胚胎暴露于于5mg/L、10mg/L、15mg/L三种浓度至72hpf,连续3天换液换药,于72hpf观察记录药物处理的斑马鱼的发育状况及心脏的发育状况,使用Zesis Discovery 20系统测量并记录各组斑马鱼20秒心率,斑马鱼的心包面积、体长、卵黄囊面积、静脉窦到动脉球的距离（SV-BA）。每组测量15条,实验重复3次。收集药物处理至72h的斑马鱼幼虫进行苏木精-伊红染色,观察心脏组织学变化。使用Tg（kdrl:m Cherry）转基因鱼系胚胎进行CsA暴露,于激光共聚焦显微镜下观察心肌与心内膜的变化情况。分别在0hpf、12hpf、15.5hpf、19hpf、48hpf进行首次CsA暴露,观察并记录各时间段各组斑马鱼的心脏发育情况,测量并记录各时间段各组斑马鱼心包面积及SV-BA的距离。使用野生型AB斑马鱼系的胚胎进行CsA暴露,于药物处理72h收集斑马鱼幼虫进行活性氧（ROS）染色和吖啶橙（AO）染色,同时提取各实验组总蛋白测定超氧化物歧化酶（SOD）及丙二醛（MDA）的酶活性水平,通过实时荧光定量PCR测定心脏发育相关基因gata4、vmhc、klf2a、nkx2.5、P53、mdm2、Bax、β-catenin、lef1、axin-2的表达水平。使用虾青素和wnt信号通路抑制剂对5mg/L、10mg/L、15mg/L组进行处理,观察并记录药物治疗后斑马鱼幼虫心脏发育变化。所有数据使用SPSS 22.0软件进行统计学分析,并用Graph Pad Prism 7制作统计图。结果:***处理后的斑马鱼与对照组相比自主运动降低,胚胎心脏发育畸形,心房心室分离,血液流速减慢并在卵黄囊处出现淤积,伴随着卵黄囊吸收延迟和水肿,5mg/L组与对照组相比未见明显区别（P＞0.05）,10mg/L组（P＜0.01）15mg/L（P＜0.001）组与对照组差异显著。药物处理组体长变短,尤其是15mg/L组与对照组有明显区别（P＜0.001）。同时药物处理组的斑马鱼幼虫出现明显的心包水肿、心率降低、静脉窦到动脉球的距离（SV-BA）加大,且与对照组相比具有明显差异（P＜0.001）。2.苏木精-伊红染色（HE）结果显示药物处理组的心包出现明显水肿,心房心室分离明显,激光共聚焦显微镜下可见药物处理组心肌与心内膜出现明显分离,与对照组心肌与心内膜贴合有显著差别,实时荧光定量PCR测定结果表明心脏发育相关基因gata4、nkx2.5、vmhc、klf2a表达紊乱,gata4、vmhc表达水平上调,而nkx2.5与vmhc表达水平下调。3.不同时间段环孢素A暴露结果显示在0hpf药物处理组与对照组未见明显差别,12hpf左右开始药物处理组开始出现心包水肿,心房心室分离,此外,随着治疗时间的延长,心包水肿逐渐增加,静脉窦与动脉球之间的距离也逐渐增加,48hpf进行首次药物处理时心脏发育毒性最为严重。4.环孢素A处理后的凋亡检测结果表明药物处理组的斑马鱼吖啶橙染色出现凋亡细胞增多现象,且随着药物浓度的增加而增加,与对照组相比具有显著区别,且凋亡基因P53、mdm2、bax的基因表达均出现显著上调。5.环孢素A处理后的氧化应激检测结果显示药物处理组ROS染色呈现绿色强荧光,且随着药物浓度的增加荧光加强,与对照组呈现显著差距,而氧化应激相关酶活性检测超氧化物歧化酶SOD出现表达下调,丙二醛出现明显上调,这表明CsA诱导的斑马鱼心脏发育毒性有氧化应激的参与。回救治疗结果表明抗氧化剂虾青素（ATX）的治疗有效,而且ATX回救组的ROS结果显示氧化应激水平下调,这进一步证明CsA诱导的斑马鱼心脏发育毒性有氧化应激反应的参与。6.检测wnt信号相关基因表达结果显示这些基因表达出现明显下调,且使用wnt信号通路抑制剂回救结果显示抑制剂回救组心包水肿得到明显改善,说明wnt信号通路参与CsA诱导的心脏发育毒性反应,但回救组的ROS染色结果呈现绿色强荧光反应,这表明wnt信号通路抑制剂的使用并没有使氧化应激水平下降,因此,我们推断wnt信号通路和氧化应激反应之间没有相互作用,CsA诱导斑马鱼心脏发育缺陷可能是通过上调的ROS和Wnt信号通路实现的

关键词：环孢素A 心脏发育毒性氧化应激 wnt信号通路

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大气PM2.5心脏发育毒性的影响及机制

大气PM2.5心脏发育毒性的影响及机制

作者：刘甜甜苏州大学

学位级别：硕士

研究背景及目的:大气颗粒物(Particulate matter,PM)是大气中各种固态和液态悬浮物的总称,其中粒径小于2.5μm的颗粒物称为PM2.5。由于PM2.5比表面积大可吸附各种有害物质,其中有机组分受季节和地区差异影响较小,并且含有多环芳烃等胚... 详细信息

研究背景及目的:大气颗粒物(Particulate matter,PM)是大气中各种固态和液态悬浮物的总称,其中粒径小于2.5μm的颗粒物称为PM2.5。由于PM2.5比表面积大可吸附各种有害物质,其中有机组分受季节和地区差异影响较小,并且含有多环芳烃等胚胎发育毒性物质,因而倍受关注。本研究探讨EOM暴露对大鼠心肌细胞H9C2毒性影响以及人胚胎干细胞H1心肌定向分化的干扰,为大气PM2.5心脏发育毒性的评估及相应临床诊疗提供参考依据。研究方法:大鼠心肌细胞研究模型将大鼠心肌细胞H9C2暴露于不同剂量EOM中,MTT检测其活性。细胞计数法绘制细胞生长曲线图,Western bolt分别检测细胞周期相关蛋白CyclinD1、CDK4、CyclinE、CDK2及增殖细胞核抗原蛋白PCNA的表达,免疫荧光法检测Edu阳性细胞数目。流式细胞仪检测细胞凋亡及细胞周期分布。RT-qPCR检测AhR信号通路靶基因(Cyp1a1、Cyp1b1)表达。免疫荧光检测细胞内AhR的分布位置,Western blot分别检测细胞质与细胞核内AhR含量。β-半乳糖苷酶染色法检测细胞衰老情况,RT-qPCR测定细胞衰老标志物(P16和p21)的mRNA表达,人胚胎干细胞体外心肌定向分化研究模型RT-qPCR和免疫荧光分别检测干细胞多能性基因NANOG和SOX2的表达及分布。将人胚胎干细胞进行心肌定向分化,分化全程暴露于10μg/ml的EOM中,分化过程持续12天,记录分化后人心肌细胞自主节律性搏动。收集分化各时期细胞样本,RT-qPCR检测心肌分化过程中不同阶段的特异性标志基因及分化第12天时细胞衰老标志物(P16和p21)的表达。在人胚胎干细胞分化而来的人心肌细胞中,免疫荧光检测细胞内遗传物质损伤(γ-H2a.X)及异染色质聚集标志物(H3K9me3)水平。使用Trizol试剂提取人胚胎干细胞分化第12天总RNA,NanoDrop 2000分光光度计测定提取RNA 纯度,定量后合成 cDNA。通过 TruSeq Stranded mRNA LT Sample Prep Kit构建文库,Illumina HiSeqTM 2500测序仪进行转录组测序。研究结果:(1)高剂量组30μg/ml、50μg/ml EOM产生了较强细胞毒性,本研究采用10μg/ml EOM作为实验剂量组。结果发现,EOM暴露后单个细胞表面积增加,细胞核明显。细胞生长曲线显示,EOM处理24h后,细胞数量开始逐渐降低。EOM处理导致增殖细胞核抗原PCNA表达降低,Edu阳性细胞群比例降低。细胞周期阻滞在G1期,细胞周期蛋白依赖性激酶CDK4和细胞周期蛋白CyclinD1的表达下降,细胞周期蛋白依赖性激酶CDK2和细胞周期蛋白CyclinE的表达无影响。(2)暴露EOM使AhR由细胞质易位细胞核,导致细胞内活性氧(ROS)水平异常升高,DNA双链损伤增加,衰老相关基因P16、P21表达上调,异染色质聚集增加。β-半乳糖苷酶染色发现EOM处理可导致衰老细胞数目增多,加入AhR信号通路拮抗剂CH223191后可缓解上述结果。(3)EOM暴露抑制人胚胎干细胞向心肌细胞分化,EOM暴露后,抑制人心肌细胞自主节律性搏动,β-半乳糖苷酶染色阳性细胞数目增多。转录组测序发现,EOM处理后的人心肌细胞差异表达基因显著富集于炎症反应生物学过程。研究结论:1)在大鼠心肌细胞模型中,EOM处理显著抑制大鼠心肌细胞增殖,EOM作为芳香烃受体的配体,激活AhR易位进入细胞核,产生活性氧ROS,导致大鼠心肌细胞衰老。2)在人胚胎干细胞心肌定向分化模型中,暴露EOM干扰心肌定向分化过程,抑制心肌细胞自主节律搏动,EOM诱导炎症反应导致由人胚胎干细胞分化而来的人心肌细胞发生衰老

关键词： PM2.5 心脏发育毒性细胞衰老芳香烃受体心肌分化

环境内分泌干扰物暴露引起心脏发育毒性的研究进展

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环境内分泌干扰物暴露引起心脏发育毒性的研究进展

以斑马鱼胚胎为例探究低浓度砷的心脏毒性效应及机制

中国毒理学会第十次全国毒理学大会

作者：杨晓莲许洁俞捷遵义医科大学公共卫生学院劳动卫生与环境卫生教研室

环境内分泌干扰物(EDCs)可结合机体中的不同受体,因其能模拟或拮抗内源性激素活性,又称为环境雌激素,主要由人类的生产和生活活动排放到环境中,通过空气、饮食或皮肤等途径进入人体,干扰各组织器官正常功能而引发免疫、生殖、发育和神... 详细信息

环境内分泌干扰物(EDCs)可结合机体中的不同受体,因其能模拟或拮抗内源性激素活性,又称为环境雌激素,主要由人类的生产和生活活动排放到环境中,通过空气、饮食或皮肤等途径进入人体,干扰各组织器官正常功能而引发免疫、生殖、发育和神经等毒性效应,从而导致机体病变。心脏是脊椎动物胚胎发育过程中形成的第1个器官,提供机体全部生命活动所需的能量。EDCs暴露可影响心脏发育的整个过程,造成心脏形态结构发育不全,进而阻碍了心脏血液外周循环,不能维持正常的外周循环压力,血液进入到外周组织,细胞受阻,影响物质交换,不能发挥供氧和物质营养的作用,从而引发心脏功能下降。本文综述了包括多溴联苯醚类、壬基酚、二恶英类、双酚类、有机磷酸酯类等环境中常见几类主要EDCs暴露致心脏发育毒性的结果及相关机制,包括氧化应激、炎症反应、细胞信号转导、心脏发育相关转录调控因子表达改变、芳香烃受体和雌激素受体等受体介导途径和细胞凋亡,以及其他机制包括Ca+稳态破坏、自噬、miRNA表达改变、线粒体生物能受损和表观遗传修饰等多途径致使线粒体损伤和膜室结构改变,心肌细胞形态变化和死亡,心脏形态结构发育异常,从而影响心脏正常功能的研究现况,了解EDCs在心脏发育的各阶段过程中暴露产生的各类后果及心脏发育的影响程度,为EDCs的毒性机制研究及防治心脏相关疾病提供理论基础和研究方向,减少因EDCs所致的心血管损害提供科学依据。

关键词：环境内分泌干扰物心脏发育毒性心脏形态结构心脏功能

来源： cnki会议评论

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以斑马鱼胚胎为例探究低浓度砷的心脏毒性效应及机制

作者：张晶莹浙江师范大学

学位级别：硕士

砷(Arsenic,As)是一种类金属元素,有剧毒,普遍分布在自然界中。近年来随着社会经济的发展,工农业生产生活向空气、土壤和水体中排放了大量含砷物质,这些来源通过各种途径汇集到水环境中,使得水体中的砷污染愈发严重,已经引起了人们的广... 详细信息

砷(Arsenic,As)是一种类金属元素,有剧毒,普遍分布在自然界中。近年来随着社会经济的发展,工农业生产生活向空气、土壤和水体中排放了大量含砷物质,这些来源通过各种途径汇集到水环境中,使得水体中的砷污染愈发严重,已经引起了人们的广泛关注。水体中砷主要以无机砷的形式存在,且价态主要为三价砷(AsIII)和五价砷(AsV)。目前已有大量的研究报道了高浓度砷对鱼类的危害,而关于低浓度砷对鱼类的危害鲜有报道,但现在越来越多的证据表明低浓度砷对水生生物具有一定的潜在环境风险。因此,本研究以斑马鱼早期发育阶段为研究对象探究地浓度砷对鱼类的毒性影响,以期进一步探讨和完善低浓度无机砷对水生生物生长发育的毒理学效应。实验数据显示:(1)通过急性毒性暴露实验,我们发现:暴露斑马鱼胚胎120 hpf,≥25μg L的AsIII明显抑制了斑马鱼的存活率(p毒性相对较弱。结果表明,水环境中低浓度无机砷对斑马鱼早期发育阶段具有一定的发育毒性,且价态不同,带来的毒性也会有一定的差异。(2)通过氧化应激相关实验,我们发现:随着AsIII浓度的升高,SOD(Superoxide dismutase)活性显著性升高(p毒性较高的AsIII暴露效果不同的是,SOD活性的显著性增加现象在≥50μg L时开始出现,且MDA含量的显著性增加出现不稳定的趋势表现,但是依然可以看出AsV对斑马鱼胚胎造成的氧化应激压力;在抗氧化系统相关基因表达量上,实验数据显示AsV浓度在≥25μg L就对Cu/Zn-SOD以及Mn-SOD产生显著性的诱导效应,对HSP70的mRNA表达造成先诱导后抑制的影响,对MT-1和MT-2的mRNA表达均呈现抑制影响。结果表明,水环境中低浓度无机砷可诱导斑马鱼早期发育阶段产生过量ROS并造成氧化损伤,破坏抗氧化系统。(3)通过对心脏相关发育指标检测发现,AsIII和AsV的暴露,均能产生心脏发育畸形,造成心率紊乱现象的出现,并诱导斑马鱼幼鱼心脏产生凋亡。随着暴露浓度的升高,两种价态处理组心脏凋亡细胞逐渐增多。除上述指标以外,心脏发育相关基因的表达均受到不同程度的抑制或激活影响。≥25μg L的AsIII对GATA4 mRNA的表达水平产生抑制,相反激活GATA1、Mdm2以及MMP-2的mRNA表达;而As V暴露组在≥25μg L时对GATA1和Mdm2的mRNA表达水平均产生先激活后抑制的影响,而抑制GATA4和MMP-2的mRNA表达。表明水环境中无机砷暴露,即使是低浓度的AsV,也会致使斑马鱼胚胎心脏发育异常,诱导其产生心脏毒性效应。(4)通过凋亡相关实验,我们发现:随着AsIII和AsV浓度的增大,Caspase-3酶活性均出现了显著性升高的现象。线粒体依赖的凋亡信号途径中,关键基因Bax、Bcl-2、Bid和Caspase-9、Caspase-3的mRNA表达水平显示出不同程度的上调,且两种价态无机砷暴露均破坏了Bcl-2/Bax的平衡;此外,AsIII诱导Bcl-2、Bax和Caspase-3的蛋白表达量增加,AsV对Casepase-3以及Bax蛋白表达量均产生抑制影响,而激活Bcl-2蛋白的表达。结果表明,斑马鱼胚胎在低浓度无机砷的暴露下,心脏凋亡的发生可能是由于低浓度无机砷的暴露激活了心脏的线粒体依赖的凋亡起始通路。研究通过利用不同层次(包括个体、细胞、分子水平)的生物实验技术探讨了无机砷对斑马鱼早期发育尤其是心脏发育的毒性效应和相关机制,为进一步研究水体环境中低浓度无机砷的环境毒理学机理提供实验室数据支持。

关键词：砷酸钠亚砷酸钠斑马鱼胚胎心脏发育毒性氧化应激细胞凋亡