Toxicant disruption of receptor-mediated endocytosis in oogenesis and later life metabolic dysfunction

卵子发生和晚年代谢功能障碍中受体介导的内吞作用的毒性破坏

基本信息

项目摘要

Summary Before the placenta becomes fully functional late in the first trimester, the human embryo's primary source of nutrients is the yolk—a cache of maternally-deposited lipids and proteins. The deposition of yolk into the oocyte is governed by receptor-mediated endocytosis, namely by a receptor complex called MERC. Preliminary studies in zebrafish (Danio rerio) have shown that maternal exposures to perfluorinated compounds (PFCs) disrupted MERC expression and altered oocyte nutrient quantity and composition. Further, these preconception PFC exposures impaired pancreatic organogenesis, decreasing insulin-producing islet area in the resulting embryos. In the nematode (Caenorhabditis elegans), preconception exposed eggs developed elevated triglyceride levels as adults, suggestive of metabolic dysfunction. The goal of this study is to gain a mechanistic understanding of the process by which preconception PFC exposures impair oocyte nutrient deposition, induce nutritional stress and predispose individuals to metabolic dysfunction later in life. We will use an evolutionary, three-model approach combining the strengths of the zebrafish, nematode, and fruitfly (Drosophila melanogaster) models (e.g. transparent, high numbers of progeny, short generation time, and transgenic and mutant lines) to assess the nutritional and metabolic consequences of preconception exposures to two persistent perfluorinated compounds: the legacy toxicant perfluorooctanesulfonic acid, and its emerging replacement chemical perfluorobutanesulfonic acid. The first aim of this study will elucidate the mechanisms by which these maternal preconception exposures disrupt MERC function, and impair nutrient deposition in the oocyte. The second aim will assess how these exposures affect embryonic nutrition and development of the pancreas—a master regulator of glucose homeostasis and digestion. The third aim will delineate the truncation of the healthspan by assessing metabolic dysfunction later in life. Overall, this project will identify a mechanism by which maternal preconception exposures can reduce oocyte quality and impair metabolic function throughout the life course. This project addresses NIEHS goals to 1) identify key “sensitive” windows during which exposures may contribute to the Developmental Origins of Health and Disease paradigm, and 2) discover hazards posed by emerging contaminants.
概括 在妊娠晚期,plapeta变得完全实用之前,人类胚胎的主要来源 营养成分是蛋黄 - 母体沉积的脂质和蛋白质的缓存。蛋黄的沉积 卵母细胞受受体介导的内吞作用,即由称为MERC的受体复合物。 斑马鱼(Danio rerio)的初步研究表明,物质暴露于全氟化 化合物(PFC)破坏了MERC表达和卵母细胞营养量和成分的改变。更远, 这些预智的PFC暴露会损害胰腺器官发生,减少产生胰岛素的胰岛 所得胚胎中的区域。在线虫(秀丽隐杆线虫)中,先选暴露的卵 成年后,甘油三酸酯水平升高,表明代谢功能障碍。这项研究的目的是 为了获得对先入为主PFC暴露损害卵母细胞的过程的机械理解 营养沉积,诱导营养应激和倾向的个体会在以后的生活中代谢功能障碍。 我们将使用一种进化的三模型方法,结合了斑马鱼,线虫和 果蝇(果蝇Melanogaster)模型(例如,透明,进度较高,短生成时间, 以及转基因和突变品),以评估先入为主的营养和代谢后果 暴露于两种持续的全氟化化合物:遗产毒物的全氟辛磺酸及其 新兴的替代化学全氟二硫酸。这项研究的第一个目的将阐明 这些孕产妇的感受暴露于中断MERC功能并损害营养的机制 卵母细胞中的沉积。第二个目标将评估这些暴露如何影响胚胎营养和 胰腺的开发 - 葡萄糖稳态和消化的主要调节剂。第三个目标 通过评估生命后期的代谢功能障碍来描述健康范围的截断。总体而言,这个项目 将确定一种机制,通过材料先入暴露可以降低卵母细胞质量和损害 在整个生命过程中,代谢功能。该项目解决了NIEHS目标1)确定关键“敏感” 在此期间暴露可能有助于健康和疾病的发展起源 范式和2)发现新兴污染物构成的危害。

项目成果

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Perfluorooctanesulfonic acid (PFOS) and perfluorobutanesulfonic acid (PFBS) impaired reproduction and altered offspring physiological functions in Caenorhabditis elegans.
Modulation of PPAR signaling disrupts pancreas development in the zebrafish, Danio rerio.
  • DOI:
    10.1016/j.taap.2021.115653
  • 发表时间:
    2021-09-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Venezia O;Islam S;Cho C;Timme-Laragy AR;Sant KE
  • 通讯作者:
    Sant KE
Per- and Polyfluoroalkyl Substances and Obesity, Type 2 Diabetes and Non-alcoholic Fatty Liver Disease: A Review of Epidemiologic Findings.
The Nrf2a pathway impacts zebrafish offspring development with maternal preconception exposure to perfluorobutanesulfonic acid.
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Annunziato KM;Marin M;Liang W;Conlin SM;Qi W;Doherty J;Lee J;Clark JM;Park Y;Timme-Laragy AR
  • 通讯作者:
    Timme-Laragy AR
Developmental exposures to perfluorooctanesulfonic acid (PFOS) impact embryonic nutrition, pancreatic morphology, and adiposity in the zebrafish, Danio rerio.
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021-04-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Sant KE;Annunziato K;Conlin S;Teicher G;Chen P;Venezia O;Downes GB;Park Y;Timme-Laragy AR
  • 通讯作者:
    Timme-Laragy AR
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