PLK1/CDK1/CyclinB通路在砷致肝损伤中的作用机制研究

Arsenic is an environmental carcinogen, tens of millions of people around the world are threatened by high arsenic exposure，which is a global public health problem. Chronic exposure to inorganic arsenic can cause varying degrees of liver injury and the toxicity mechanism of inorganic arsenic is still unclear. Previous studies demonstrating that arsenic can cause DNA damage and DNA repair inhibition, meanwhile affect cell cycle G2/M phase arrest, alter the DNA methylation status of tumor suppressor gene and DNA damage repair gene. Given that PLK1/CDK1/Cyclin B pathway plays an important role in the G2/M phase regulation and DNA damage repair, and the expression of PLK1 is regulated by its DNA methylation status, this study aims to explore the role of PLK1/ CDK1/Cyclin B pathway in arsenic-induced liver injury by animal and in vitro experiments，and the study will provide a scientific basis for revealing the mechanism of arsenic-induced liver damage.

砷是一种环境致癌物，全球有上亿人口受到高砷暴露的威胁，其健康危害是世界性的公共卫生问题。流行病学和动物实验研究结果显示，长期摄入过量的砷可引起不同程度肝损伤，但其毒作用机制仍不明了。前期研究发现，砷可导致细胞DNA损伤及修复抑制、影响细胞周期G2/M期阻滞，改变机体抑癌基因和DNA损伤修复基因的DNA甲基化修饰。鉴于PLK1/CDK1/CyclinB通路在细胞G2/M期调控和DNA损伤修复中具有重要作用，PLK1作为该通路的关键分子，其表达受到DNA甲基化状态调控，本研究拟通过动物实验研究和体外实验研究，探讨PLK1/CDK1/Cyclin B通路在砷致机体肝损伤中的作用及机制，为阐明砷致机体肝损害机制提供科学依据。

环境砷污染严重危害人类健康，地方性砷中毒大量证据表明，除了典型的皮肤损伤之外，砷暴露还可导致不同程度的肝损伤、肝纤维化甚至肝癌，但其作用机制至今仍不清楚。基于此，本项目在既往研究基础上，通过建立大鼠慢性砷中毒模型和体外细胞实验模型，探讨了重要的细胞周期调控通路--PLK1/CDK1/CyclinB1及其关键分子PLK1基因的DNA甲基化水平在砷致肝损伤中的作用，获得了以下主要结果：1. 长期砷暴露可导致大鼠肝脏损伤，病理学改变表现为肝组织炎性浸润、肝细胞肿胀、脂肪样空泡样改变、点状坏死；2. 不同浓度砷暴露可影响PLK1基因的表达及磷酸化水平，进而调控下游基因，改变CDK1和CyclinB1的表达，引起细胞分裂阻滞，与肝细胞DNA损伤程度相关；3. 砷暴露可导致肝细胞中DNA甲基转移酶及PLK1基因启动子区甲基化水平改变，参与调控PLK1基因表达，但PLK1基因启动子区的甲基化片段及水平在不同染毒剂量、不同损伤程度细胞中改变不同，其随砷暴露剂量、时间不同的变化规律及其与肝细胞DNA损伤程度的关联需进一步实验核实。本项目研究结果从细胞周期调控和基因DNA甲基化调控角度阐释了砷暴露致肝损伤的作用机制，为后续针对性的干预手段提出和优化提供了科学依据。