基于转录组学解析砷对甲状腺内分泌系统的干扰机制

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基本信息

  • 批准号：
    21707123
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    孙洪杰
  • 依托单位：
    浙江师范大学
  • 学科分类：
    B0607.环境毒理与健康
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Arsenic (As) pollution has becoming the global issue, and As toxicity has been attracting more attentions from public. In recently, some studies found that As not only induced pathological changes, but also disrupted the endocrine system. There some researches proposed that the disruption of As on thyroid endocrine system could be the main reason for some illnesses caused by As. Understanding the interference mechanism of As on thyroid endocrine system is important to diagnose and cure the illnesses caused by As via disrupting on thyroid endocrine system. In this study, xenopus laevis will be emplyed to analyze the interference mechanism of arsenic (AsV and AsIII) on thyroid endocrine system via integrating transcriptome and qPCR verification, after measuring the thyroid hormone levels and total As contents in xenopus laevis. Comprehensive understand the mechanism of As disruption on thyroid endocrine via integrating transcriptome and metabolomics. In order to provide the evidences for diagnosing and curing the illnesses caused by As via disrupting on thyroid endocrine system.
砷 (arsenic, As) 污染已成为全球性的环境问题，As污染对人体健康的危害也引起人们的高度关注。近年来研究发现As不仅能够诱导机体发生病变，而且对机体的内分泌系统也有干扰效应。现有研究指出As对甲状腺内分泌系统的干扰可能是砷诱导一些相关疾病发生的主要原因。确定As对甲状腺内分泌系统干扰机制是诊断和治疗一些与As通过干扰甲状腺内分泌系统引起的相关疾病的基础。本项目以非洲爪蟾变态发育时期（蝌蚪）为实验材料，选择两种常见的无机砷：AsV和AsIII，在测定其对蝌蚪体内甲状腺激素含量的干扰和在蝌蚪体内富集情况的基础上，通过转录组学筛选砷干扰甲状腺内分泌系统敏感靶基因，qPCR再次验证的方法探究AsV和AsIII对甲状腺内分泌系统的干扰机制。这些工作将为全面系统地评价As的内分泌毒性提供基础数据，并为诊断和治疗As通过干扰甲状腺内分泌系统导致的一些疾病提供治疗依据。

结项摘要

我们先前的研究已证实低浓度的砷（≤ 150 μg L-1）能够影响甲状腺内分泌系统，但并不了解其干扰机制。本项目拟通过转录组学技术探究低浓度砷对甲状腺内分泌系统的干扰机制。.考虑到AsIII的毒性远远大于AsV，因此我们首先评估长期的低浓度AsIII暴露对成鱼的环境风险。我们发现，低浓度AsIII的慢性暴露明显抑制斑马鱼体重的增长，随后我们通过多种生化检测方法分析AsIII对斑马鱼鳃和肝脏组织的毒性效应，发现：AsIII的慢性暴露可明显提高斑马鱼鳃组织中CAT的活性，降低SOD的活性及MDA的含量。而且CuZnSOD和MnSOD的mRNA转录水平也受到AsIII的明显抑制，并诱导斑马鱼鳃的发生病理学改变。不同于鳃组织，AsIII的慢性暴露显著提升了斑马鱼肝脏组织中SOD酶和CAT酶的活性，降低MDA的含量，与此同时凋亡相关基因的转录受到明显影响。这结果表明，长期暴露于浓度<150 mg L-1的AsIII对斑马鱼的鳃和肝脏组织产生毒性效应，因此低浓度砷的长期暴露也是一个不容忽视的环境问题。.与成鱼相比，斑马鱼早期发育阶段对于污染物的刺激更加敏感。通过实验发现：低浓度的AsIII暴露明显抑制了斑马鱼胚胎的存活，并提高其畸形率的发生。此外，随着AsIII暴露浓度升高，斑马鱼胚胎胎动也表现出显著降低。不同于AsIII，AsV对斑马鱼胚胎的存活及发育没有显著性影响，但却明显抑制胚胎的胎动。为了更了解低浓度砷对斑马鱼胚胎的毒性效应，我们进一步分析斑马鱼胚胎对低浓度无机砷暴露的响应。实验发现：无论是AsIII还是AsV的暴露明显提升斑马鱼体内SOD的活性及MDA含量。结果表明，低浓度As对早期发育阶段的斑马鱼机体会造成一定的氧化损伤。.除此之外，我们还发现，As明显提升斑马鱼胚胎体内甲状腺激素的含量，通过转录组学分析发现：AsIII和AsV均通过二者均通过诱导vdr和rarg通路的异常干扰甲状腺激素的正常分泌。本结论为全面系统地评价低浓度As的环境风险提供基础数据，并为确定As对甲状腺内分泌系统的干扰机制提供科学依据。.

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
The toxicity of 2,6-dichlorobenzoquinone on the early life stage of zebrafish: A survey on the endpoints at developmental toxicity, oxidative stress, genotoxicity and cytotoxicity
2,6-二氯苯醌对斑马鱼生命早期阶段的毒性：发育毒性、氧化应激、遗传毒性和细胞毒性终点的调查
  • DOI：
    10.1016/j.envpol.2018.11.051
  • 发表时间：
    2019-02-01
  • 期刊：
    ENVIRONMENTAL POLLUTION
  • 影响因子：
    8.9
  • 作者：
    Sun, Hong-Jie;Zhang, Yu;Hong, Huachang
  • 通讯作者：
    Hong, Huachang
Environmentally relevant concentrations of arsenite induces developmental toxicity and oxidative responses in the early life stage of zebrafish
环境相关浓度的亚砷酸盐会诱导斑马鱼生命早期阶段的发育毒性和氧化反应
  • DOI：
    10.1016/j.envpol.2019.113022
  • 发表时间：
    2019-11-01
  • 期刊：
    ENVIRONMENTAL POLLUTION
  • 影响因子：
    8.9
  • 作者：
    Sun, Hong-Jie;Zhang, Jing-Ying;Hong, Huachang
  • 通讯作者：
    Hong, Huachang
Impact on growth, oxidative stress, and apoptosis-related gene transcription of zebrafish after exposure to low concentration of arsenite
低浓度亚砷酸盐对斑马鱼生长、氧化应激和凋亡相关基因转录的影响
  • DOI：
    10.1016/j.chemosphere.2018.08.010
  • 发表时间：
    2018-11-01
  • 期刊：
    CHEMOSPHERE
  • 影响因子：
    8.8
  • 作者：
    Dong, Wen-Qi;Sun, Hong-Jie;Hong, Hua-Chang
  • 通讯作者：
    Hong, Hua-Chang
Antioxidant responses and pathological changes in the gill of zebrafish (Danio rerio) after chronic exposure to arsenite at its reference dose
斑马鱼（斑马鱼）长期接触参考剂量亚砷酸盐后鳃的抗氧化反应和病理变化
  • DOI：
    10.1016/j.ecoenv.2020.110743
  • 发表时间：
    2020-09-01
  • 期刊：
    ECOTOXICOLOGY AND ENVIRONMENTAL SAFETY
  • 影响因子：
    6.8
  • 作者：
    Sun, Hong-Jie;Zhao, Wen-Jun;Guan, Dong-Xing
  • 通讯作者：
    Guan, Dong-Xing
Chronic exposure to dichloroacetamide induces biochemical and histopathological changes in the gills of zebrafish
长期接触二氯乙酰胺会引起斑马鱼鳃的生化和组织病理学变化
  • DOI：
    10.1002/tox.22744
  • 发表时间：
    2019-07
  • 期刊：
    Environmental Toxicology
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    Zhang Yu;Sun Hong Jie;Zhang Jing Ying;Ndayambaje Emmanuel;Lin Hongjun;Chen Jianrong;Hong Huachang
  • 通讯作者：
    Hong Huachang

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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