内质网应激及UPR信号通路在PBDE-47神经毒性中的作用

PBDE-47是一种新型的持久性有机污染物，对神经系统的发育毒性已引起国际社会的高度重视，但对其神经毒性作用的发生机制研究甚少。本项目拟从细胞培养、动物染毒和人群调查等途径，采用PET、流式细胞术、实时荧光定量RT-PCR、Western blot、siRNA、二维电泳、质谱等技术，在不同时间点上研究不同剂量PBDE-47对大鼠神经行为、突触形态、细胞凋亡、内质网应激、伴侣蛋白GRP78与跨膜蛋白PERK、IRE1和AFT6在内质网上分布和结合率以及UPR信号通路分子表达的影响，分析伴侣蛋白与跨膜蛋白结合率及UPR信号通路分子表达变化与PBDE-47神经毒性之间关系。应用杆菌肽、牛磺脱氧胆酸或关闭跨膜蛋白使内质网应激升高或阻滞后，从正向和反向两方面探讨内质网应激及UPR信号通路在PBDE-47神经毒性中的作用，为寻找PBDEs神经毒性的早期生物学标志和阻断其神经毒作用的发生发展提供新思路。

新型持久性有机污染物PBDE-47对神经系统的发育毒性已引起人们的广泛关注，但对其神经毒性作用的发生机制知之甚少。本课题组采用先进的分子生物学技术和方法，重点围绕内质网应激及UPR信号通路开展了PBDE-47神经毒性作用及其机制的研究。研究结果发现：（1）PBDE-47可在不同时点和不同剂量水平上诱导神经细胞发生内质网应激，活化UPR信号IRE1凋亡通路从而介导神经细胞的凋亡。（2）沉默IRE1通路能抑制PBDE-47引起的XBP1、JNK、CHOP基因和蛋白表达上调，且细胞凋亡的增加与Bax/Bcl-2比值的升高有关，从而证实内质网应激和UPR信号通路参与了PBDE-47所致的神经毒性作用。（3）PBDE-47可导致[Ca2+]i早期且持续升高和ΔΨm下降，细胞[Ca2+]i升高是由细胞外Ca2+内流所致。（4）PBDE-47可导致细胞色素C从线粒体转移到胞浆，激活线粒体信号通路而诱导细胞凋亡。（5）肿瘤抑制基因p53在PBDE-47染毒的SH-SY5Y细胞中被活化，但p53 mRNA转录水平的增高尚不能确定是其启动子区的去甲基化所致。（6）从定性和定量角度证实一定剂量的PBDE-47可诱导SH-SY5Y细胞产生自噬，且诱导SH-SY5Y细胞自噬相关蛋白表达水平的升高；抗氧化剂NAC与自噬抑制剂3-MA能明显降低PBDE-47诱导的自噬相关蛋白表达水平。以上研究结果为进一步阐明PBDE-47的神经毒性作用机制提供了有价值的线索。同时，在本项目资助下，本课题组对高氟的毒性作用及其机制也进行了探讨，所获得的主要研究结果如下：（1）过量氟和/或过量碘可对甲状腺细胞产生毒性作用，且过量氟和碘氟联合诱导的甲状腺细胞毒性可能与其激活IRE1途径而诱导凋亡有关，过量氟碘共存时可产生交互作用。（2）高氟可诱导L-02细胞凋亡，所引起c-fos mRNA及蛋白表达水平的升高与c-fos基因去甲基化活化有关。（3）高氟诱导SH-SY5Y细胞损伤的机制可能是通过胞内钙库的释放提高[Ca2+]i水平，从而促使ROS的产生，二者共同对细胞产生毒性作用。（4）高氟诱导的发育神经毒性与低葡萄糖代谢水平以及神经退行性变化之间存在关联。（5）高氟对睾丸组织的损伤与睾丸组织产生内质网应激及炎症反应有关。