维生素A在二噁英诱发出生缺陷中的作用及机制

Previously, we found that dioxin prevent and gradually consume vitamin A stored in the liver, resulting in decreased serum level of vitamin A. The aims of this project are 1) To clarify the effects of dioxin on key metabolic enzymes and genes involved in vitamin A pathway; 2) To elucidate the molecular pathology interaction between dioxin and vitamin A pathway during the different periods of development in the palate. 3) To dynamically observe the effects of dioxin (with no obvious toxicity dose) on serum dioxin (both in maternal serum and placenta), serum biomarkers for pregnancy, biomarkers for oxidative damage and whether the supplementation of vitamin A can affect the above indicators. Accordingly, the findings from this study will provide data for Perinatal Care.

在前期工作中，我们发现二噁英阻止并消耗维生素A在肝脏中的储存，使血清维生素A水平降低，致畸形发生率明显升高；另一方面，补充维生素A可降低此毒性效应。关于二者间的作用机制，尚存诸多不明，有待探讨。在前期腭裂研究基础上，本立项拟①阐明二噁英对维生素A途径中关键代谢酶和调节基因的影响；②动态观察无明显毒性作用剂量的二噁英对母鼠血清和胎盘二噁英浓度、血清妊娠标志物、氧化损伤的影响，以及补充维生素A对这些指标的调节作用。初步探索二噁英和维生素A途径间的相互作用特点，为围产保健提供理论资料。

本次立项的主要工作是探讨维生素A在二噁英诱发出生缺陷中的作用及机制。首先，我们分析了维生素A敏感受体基因敲除型，维生素A合成酶无效突变体，维生素A受体无效突变体，以及母鼠在妊娠10.5天暴露于二噁英的胎鼠的表型。整体动物实验表明，尽管在腭形成过程中，TCDD没有改变维生素A信号的表达模式，但是，维生素A信号是通过鼻上皮RALDH3的活动介导，鼻间充质RARγ转导完成的，同时维生素A也调控着芳香烃受体(AhR)的转录与表达水平，完整的维生素A信号是TCDD诱发腭裂的必要条件。此外，体外研究表明，在诱导腭上皮细胞向间充质细胞转化的过程中，维生素A氧化代谢产物atRA能够上调AhR并抑制Oct4 mRNA及蛋白的表达水平，而异位表达AhR受体可不仅抑制Oct4而且抑制RALDH3的表达。为此，我们认为，在小鼠次生腭发育过程中，TCDD诱发腭裂引起的改变似乎依赖于atRA信号途径的完整性，同时，该信号途径也控制着Ahr的表达，Oct4可能在二者间起着介导作用，并对腭器官发育起着重要调节作用。这种机制可能在整个脊椎动物进化过程中一直存在，因此可能对人类也有重大意义。本课题的第二部分，是着重探讨Wister大鼠妊娠和哺乳期暴露于二噁英后，母鼠和子代组织中类维生素A水平的变化特点，以及这些变化与其他已经确定了的敏感性生化和毒理学端点之间的联系。Wister母鼠从妊娠第1天开始到产后25天期间内，灌胃给予2μg/kg/d二噁英。在产后第40天、70天、400天收集后代的肝脏、胎盘和血清。对组织和血清P450(CYP)酶和血清甲状腺激素进行了分析。结果显示，在产后40天子代雌鼠和雄鼠组织中，肝脏类维生素A和RA代谢物水平减少，而胎盘atRA水平升高。长期变化包括直至子鼠在400天时都有明显的肝视黄基棕榈酸酯的减少，而肾脏类维生素A水平上升。类维生素A系统的变化与在母鼠和子代的CYP酶活性变异，血清甲状腺激素水平，以及身体和肝脏重量有关。其次，二噁英暴露还导致母鼠肝脏、血清、胎盘，以及子鼠肝脏NOX的亚基Nox2、Nox4和p47phox的mRNA表达水平升高和过多ROS产生，氧化与抗氧化失衡，进一步导致脂质过氧化和蛋白质损伤。这些资料表明，二噁英对组织类维生素A水平短期和长期的影响，以及类维生素A水平与其他确定的毒理学关注的端点的变化有所联系。