二恶英对乙酰胆碱酯酶活性的影响及分子机制

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研究表明,二恶英类长期暴露导致暴露人群认知功能损伤。但是,其中的机理尚不明确。胆碱能神经传导系统在高级脑功能(如认知、学习、记忆力和注意力等)的维持中发挥着重要作用。有研究表明,大鼠孕期暴露2,3,7,8-四氯二苯并-对-二恶英(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin,TCDD)后子鼠小脑内胆碱能神经传导系统关键水解酶-乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase,AChE)的酶活性显著降低,并推测其原因可能与TCDD导致的甲状腺功能减退有关。然而,我们尚不清楚二恶英长期暴露对人神经系统中AChE酶活性是否存在影响。本论文以人源神经母细胞瘤细胞SK-N-SH为主要实验模型,系统研究了二恶英对该细胞内AChE酶活性的影响及分子机制。  实验结果表明,在一定浓度(≥10-10 mol·L-1)和时间范围(≥24 h)内,TCDD暴露显著抑制SK-N-SH细胞内AChE的酶活性。而与有机磷农药等AChE抑制剂不同,TCDD并不直接作用于AChE催化活性中心,其对AChE酶活性的抑制效应有可能是通过转录途径实现的。  目前普遍认为二恶英类的毒理效应主要是由芳香烃受体(AhR)及其下游的信号通路介导的。在SK-N-SH细胞内,我们发现AhR的抑制剂可以逆转TCDD对AChE酶活性的抑制作用,说明AhR是上述作用的一个核心信号分子。我们进一步阐明了AhR下游的信号分子在下调AChE表达水平中发挥的作用。结果表明,二恶英反应元件(dioxin responsive element,DRE)以及交叉信号通路-cAMP通路中的cAMP反应元件(CRE)介导的转录调控都参与了TCDD对AChE转录表达的抑制作用。具体地说,在DRE介导的转录抑制方面,我们使用生物信息学、点突变及凝胶阻滞等实验手段,确定了人ACHE启动子区存在有功能的DRE序列,并介导了TCDD对AChE转录表达的抑制作用。另一方面,因为cAMP信号通路是典型的神经源性AChE表达调控的主要机制之一,所以我们进一步研究了cAMP信号通路在TCDD导致的AChE转录抑制中发挥的作用。结果表明,TCDD可以显著抑制SK-N-SH细胞内CRE结合蛋白(CREB)的磷酸化水平,进而干扰CREB对AChE转录水平的上调作用;同时cAMP信号通路的激动剂可以逆转TCDD对AChE表达水平的抑制作用。由此初步阐明了TCDD通过AhR抑制AChE转录表达的分子机制。  综上所述,二恶英可能通过AhR及其下游的一系列信号转导机制下调人源神经元内AChE的表达水平,并进一步抑制AChE的酶活性。说明二恶英可以直接干扰人胆碱能神经转导过程中的关键酶AChE。这一新发现补充了二恶英对认知功能损伤机制的理解,并提出ACHE是AhR信号通路下游的靶基因。
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