苯并芘和多氯联苯影响肝脏和睾丸缝隙连接细胞间通讯（GJIC）的复合效应

Gap junction intercellular communication ( GJIC ) plays an important role for maintaining cell homeostasis. Benzo(a)pyrene and PCBs are persistent coexistence in the environment and have been reported to alter GJIC. But the combined effects and the underlying mechanisms have not been demonstrated. This project aims to investigate the combined effects and mechanism of Benzo(a)pyrene and PCBs on GJIC of liver and testis.In particulatory we will analyze the relationship between the GJIC alteration and endpoint toxic effects, using animal experiment and cell culture, vector transfection, living cells observed in real time, and RNAi intervention. Since there is a close relationship between aberrant GJIC and disease as well as cancer promotion, the results of this study will provide fundamental data for chemical risk assessment based on GJIC alteration screening.

缝隙连接细胞间通讯(GJIC)对于保持细胞内稳态具有重要作用。苯并芘和多氯联苯在环境中长期共存，分别被报道能影响GJIC变化，但对GJIC变化的复合效应机制尚不明确。本项目拟以动物实验、细胞培养、载体转染及活细胞实时观察、以及RNAi干预等实验方法，检测苯并芘和多氯联苯对肝和睾丸GJIC的复合效应，分析GJIC的改变和毒效应形成的关联以及机制。由于GJIC变化和疾病与癌症形成有着密切关系，本研究结果将为基于损伤GJIC的化学物健康风险评价打下基础。

缝隙连接是目前已知的相邻细胞间能直接交流胞质的膜通道结构，能通过各种离子、第二信使和代谢物质等，沟通细胞群体达到细胞整体的代谢与功能的统一以及稳态状态。同时缝隙连接蛋白还可通过非通道作用调节细胞的增殖、分化和死亡。但是由于缝隙连接蛋白（Cxs）表达及缝隙连接细胞间通讯（GJIC）是一个动态过程，化学物改变Cxs和GJIC的生物学和毒理学意义尚不完全清楚。因此本研究的主要内容是探讨Cxs和GJIC在化学物暴露于不同的细胞类型及不同的细胞状态下的动态变化及影响因素，并观察这些变化在终毒效应中的作用，从而分析其变化的毒理学意义。研究发现，1. Cx43在急性反应中是一个应激因子，其升高可能是早期细胞应对外界刺激的生物标志。这一结果反映在不同化学物如苯并芘和小分子芘暴露睾丸支持细胞极短期就诱导Cx43蛋白表达升高，同一化学物如镉短时间能诱导肾小管上皮细胞和前列腺上皮细胞Cx43表达升高。Cx43表达升高先于化学物诱导的增殖和凋亡等指标变化。但长期暴露则Cx43表达下降。2. Cx43表达和GJIC表达并不一致。各类细胞的GJIC在化学物短时间暴露时，即使在短时间Cx43升高时，均呈现下降趋势。而长期低剂量的染毒可使GJIC适应性升高。引起GJIC改变的机制包括使Cx43的C端磷酸化水平变化和胞内钙离子水平变化。3. 在影响因素分析中发现内分泌干扰、氧化应激和骨架蛋白及其他关联的连接蛋白影响Cx43表达。4. 通过siRNA短暂抑制Cx43和GJIC，或用GJIC抑制剂可缓解化学物诱导的毒效应，改变毒效应传递的信号通路蛋白的磷酸化水平是其机制之一。以上的研究结果提示了Cx43升高可作为细胞应激反应的可能生物标志，Cx43和GJIC可作为化学物毒效应的治疗靶标。研究结果同时提示了Cx43和GJIC在急慢性暴露中的不同动态变化及所介导的分子信号。这些研究结果可为化学物的毒效应机制分析、治疗和通过基于机制分析的毒性通路进行化学物的风险评价提供参考和支持数据。