AP-1在硒拮抗砷致癌作用中的调控机制研究

论文摘要

砷是广泛存在于自然环境和职业场所中的一种类金属元素。流行病学研究表明,长期暴露在高砷环境中,不仅可引起急、慢性砷中毒,还可以引起致癌、致畸和致突变作用,砷已被国际癌症研究署（IARC）归类为第一类致癌物。大量研究表明砷可以通过诱导信号转导通路,激活转录因子和改变控制细胞生长、增殖和恶性转化的基因表达来发挥促癌作用。AP-1是细胞转导途径中非常重要的转录因子,是诸多细胞信号转导途径在细胞核内的交汇点。许多调节细胞生长,增殖、凋亡的基因启动序列都存在AP-1的结合位点。砷的致癌机制中,氧化应激是受广泛认同的一个重要机制,砷引起的氧化应激可以直接或间接的激活AP-1,使这些基因的表达增强,从而引起细胞异常增殖,进而发展为肿瘤。在我国砷中毒地区,有学者观察到当地人群血硒水平低于正常对照区人群。而硒作为一种微量元素,在机体内具有广泛的生物学效应,特别是对抗癌症（如肺癌、肠癌、前列腺癌和肝癌等）的作用。硒的生物学作用主要表现为抗氧化,它在体内可以通过参与构成含硒酶类和非酶硒化合物而不断将机体代谢过程中所产生的自由基和过氧化脂质清除掉,从而达到抗氧化的作用。此外,研究还发现硒可通过和FOS/JUN蛋白中的半胱氨酸残基结合,使AP-1结合DNA的活力受到抑制。据此我们设想,砷引起的氧化应激可以激活AP-1,AP-1的活化在致癌作用中发挥十分关键的作用,硒既有抗氧化作用又能与AP-1结合抑制其活性,那么硒能否通过影响砷对AP-1的活化拮抗砷的致癌作用?为此,我们进行以下研究。本研究以小鼠皮肤JB6-CI41细胞为靶细胞,以亚硒酸钠、亚砷酸为受试物,设立硒单独作用组（2.5μmol/L亚硒酸钠）、砷单独作用组（3.125、6.25和12.5μmol/L亚砷酸）、硒砷联合作用组（3.125、6.25和12.5μmol/L亚砷酸+2.5μmol/L亚硒酸钠）,以生理盐水为溶剂对照组,采用凝胶电泳迁移率变动分析技术（gelelectrophorestic mobility shift assay,EMSA）和流式细胞术（flow cytometry,FCM）分别检测硒、砷单独作用和联合作用对AP-1的DNA结合活性和细胞周期的影响。同时,本文还引入AP-1的特异性抑制剂姜黄素（curcumin）,通过用姜黄素（20μmol/L）与砷（12.5μmol/L亚砷酸）联合染毒细胞以进一步了解砷诱导AP-1活性变化与细胞周期的关系,为阐明硒拮抗砷致癌作用的机制,为AP-1作为肿瘤治疗靶点和临床补硒的研究提供更多依据。本文研究结果发现:①硒和砷单独作用时,与生理盐水对照组相比,各浓度组的亚砷酸均可引起AP-1的DNA结合活性显著增强（P<0.01）,而且呈一定的剂量依赖关系。各浓度组的亚砷酸引起细胞G1期比率显著减少（P <0.01）,较高浓度的的亚砷酸（6.25和12.5μmol/L）还可使细胞G2期比率显著增加（P <0.01,P <0.05）,亚砷酸对细胞周期的影响呈现一定的剂量依赖关系。硒在本实验选择的浓度条件下对AP-1的DNA结合活性和细胞周期无显著影响;②与相应浓度的亚砷酸单独作用相比,2.5μmol/L的亚硒酸钠和各浓度的亚砷酸联合作用可以显著降低AP-1的DNA结合活性（P <0.01）,同时G1期细胞比率增加（P <0.01）,G2细胞期比率增加（P <0.05）;③AP-1特异性抑制剂姜黄素和亚砷酸联合处理组与相应浓度的亚砷酸单独染毒组相比,G1期比率增高（P <0.01）和G2期减少（P <0.01）。以上结果表明,砷可以激活JB6细胞的AP-1,通过添加AP-1抑制剂姜黄素可使砷引起的细胞周期恶性改变发生好转,证明砷通过激活AP-1通路影响了细胞周期的变化;硒在一定浓度下能够通过拮抗砷对AP-1的活化而抑制其引起的细胞周期变化,这可能是硒拮抗砷致癌作用的机制之一。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 材料和方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 参考文献
• 综述
• 致谢