JWA对铅诱导神经细胞氧化损伤的调控及其分子机制

环境铅污染已成为一个全球性的公共卫生问题。神经系统是铅作用的重要靶器官，低水平铅暴露对机体脑功能的影响已成为铅神经毒性研究关注的焦点。研究显示，诱导产生自由基、导致氧化应激增强在铅毒性机制中发挥着重要作用，铅可通过对神经细胞的氧化损伤而发挥神经毒作用。机体对环境化学物氧化应激应答机制是当今毒理学的热点之一。作为一种活跃的环境应答基因，JWA被证实广泛参与调控多种环境因素诱导的氧化应激，保护细胞免受氧化损伤。迄今尚未见JWA在铅毒性中作用的相关报道，本课题拟通过体内和体外试验相结合，首次以铅为氧化应激诱导剂，应用免疫化学、RT-PCR、Western blot、RNA干扰等技术从组织、细胞水平初步研究环境应答基因JWA及其调控的BER信号通路对铅诱导的在体、离体神经细胞氧化应激损伤及其修复的应答反应，为今后进一步从分子水平探讨铅神经毒性机制和JWA在整体水平的功能变化提供新的线索和依据。

神经系统是铅作用的重要靶器官，诱导产生自由基、导致氧化应激反应在铅毒性机制中发挥着重要作用。机体对环境化学物氧化应激应答机制是当今毒理学的热点之一。JWA 被证实广泛参与调控多种环境因素诱导的氧化应激，迄今尚未见JWA 在铅毒性中作用的相关报道。本项目通过动物和体外细胞培养实验相结合，以大鼠神经细胞为研究对象，应用多种分子生物学技术和方法首次初步研究了JWA基因在铅所致神经细胞氧化应激损伤中的应答反应及其对BER信号通路相关修复蛋白的调控。结果显示：1）大鼠经饮水染铅后，脑组织铅含量显著升高，SOD活力、抑制OH自由基能力、过氧化氢酶活力、GSH含量、谷胱甘肽过氧化物酶活性均降低而MDA含量、H2O2、8-羟基脱氧鸟苷含量则升高；脑组织JWA和XRCC1 mRNA升高而PARP-1 mRNA则下降；脑组织XRCC1、APE1、DNAlig3蛋白水平下降而PARP1蛋白水平上升，JWA蛋白各组均未检出表达；2）体外原代培养的大鼠大脑皮质神经细胞经不同浓度醋酸铅处理24小时后，细胞SOD、过氧化氢酶、GSH降低而MDA、活性氧水平和8-羟基脱氧鸟苷升高；恢复培养后，随着恢复培养时间的延长，细胞SOD、过氧化氢酶、GSH逐渐升高而MDA和活性氧水平则逐渐下降；细胞JWA mRNA和蛋白表达均显著下降，且加入SOD未见JWA表达发生变化，但加入过氧化氢酶后可见JWA的表达明显提高；去铅并恢复培养后的细胞其JWA、XRCC1、APE1、DNA Lig III蛋白和JWA mRNA、XRCC1 mRNA表达均比空白对照组细胞下降，PARP-1蛋白和mRNA表达则出现先升高然后再逐渐下降的规律；在采用RNA干扰技术构建的JWA低表达细胞中，JWA蛋白和mRNA表达明显受到抑制，XRCC1、APE1、DNA Lig III蛋白和mRNA的表达变化规律与JWA相同，而PARP1则正好相反。结论：铅暴露可致大鼠神经组织和细胞氧化应激损伤，并导致JWA及BER通路相关基因的表达发生变化，JWA基因的表达变化与活性氧中的H2O2有关而与超氧自由基无关，BER通路相关基因的表达变化受JWA表达的调控。本项目的研究结果将为今后进一步从分子水平探讨铅神经毒性机制和JWA在整体水平的功能变化提供新的线索和依据。