【摘 要】
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目的明确长期低剂量砷暴露后细胞的肿瘤干性特征,探讨砷对N6-甲基腺苷表观修饰水平及其调节因子的调控作用,以及对关键多能干因子的调控效应。方法不同浓度的亚砷酸钠(0.01μM,0.05μM,0.1μM,0.2μM)对GES-1细胞连续染毒40代次(约5个月),使用成球实验、集落形成实验和Transwell实验验证细胞砷暴露后的干细胞样特征,使用斑点印迹杂交(Dot blotting)、蛋白免疫印迹实
【基金项目】
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安徽省自然科学基金(1808085MH258); 国家自然科学基金(81973049);
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目的明确长期低剂量砷暴露后细胞的肿瘤干性特征,探讨砷对N6-甲基腺苷表观修饰水平及其调节因子的调控作用,以及对关键多能干因子的调控效应。方法不同浓度的亚砷酸钠(0.01μM,0.05μM,0.1μM,0.2μM)对GES-1细胞连续染毒40代次(约5个月),使用成球实验、集落形成实验和Transwell实验验证细胞砷暴露后的干细胞样特征,使用斑点印迹杂交(Dot blotting)、蛋白免疫印迹实验(Western blot,WB)、实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,q RT-PCR)等实验方法检测砷暴露细胞全基因组m~6A甲基化水平、m~6A调节因子水平和关键多能干因子水平。选取雌性Wistar大鼠构建胃癌前病变动物模型。将大鼠随机分为两组,对照组(Control group)正常饮食饮水,模型组(Model group)给予含150μg/ml MNNG的饮用水,以及添加了0.03%雷尼替丁的饲料。连续染毒14周后每组各随机处死一只大鼠,取胃组织苏木精-伊红(Hematoxylin-eosin,HE)染色后观察其病理改变,确认模型组大鼠是否具有慢性萎缩性胃炎症状或胃癌前病变(Gastric precancerous lesions,GPL)其他病理改变。模型构建成功后,将对照组分为阴性对照组(NC-NC)和单纯砷暴露组(NC-As),将模型组分为阳性对照组(MNNG-NC)和萎缩后砷暴露组(MNNG-As)。此后,阴性对照组和阳性对照组正常饮食饮水,两砷暴露组给予浓度为10 mg/L Na As O2的含砷水。染毒12周后处死大鼠,收集胃组织,一部分做成蜡块,切片经HE染色后观察各组胃组织病理改变。一部分提取胃组织总RNA,检测各组大鼠胃m~6A修饰水平。另一部分提取胃组织总蛋白,检测大鼠胃组织m~6A调节因子水平。结果由CCK-8结果可知,亚砷酸钠对GES-1细胞活力表现出低浓度促进、高浓度抑制作用,推测可能存在剂量反应关系。结果表明砷暴露的GES-1细胞成球能力、集落形成能力和细胞迁移侵袭能力明显提高,其中,以0.1μM/L砷暴露细胞的能力改变最强(P<0.001)。砷暴露后GES-1细胞m~6A水平显著提高,同样,0.1μM/L浓度暴露下的细胞m~6A修饰表现出最高水平(P<0.001)。WB检测可得,砷暴露后,细胞中甲基转移酶METTL3表达增加,去甲基化酶FTO、ALKBH5表达下降(P<0.05),促使m~6A水平提高。多能干因子Sox2、Nanog和Klf4的表达均有不同程度的增加(P<0.05)。大鼠造模14周的HE染色显示,与对照组相比,模型组大鼠胃组织腺体出现萎缩现象,个别大鼠胃组织出现杯状细胞,细胞排列轻度不规则,表明模型构建成功。砷暴露12周后,各组大鼠胃部病理变化明显,单纯砷暴露组大鼠均有不同程度的胃癌前病变,萎缩后砷暴露组大鼠的恶变程度明显,有的已进展到肠上皮化生或异型增生阶段。Dot blotting显示,与NC-NC组相比,其余三组均有明显的m~6A水平提高,其中MNNG-As组的m~6A水平最高(P<0.001)。WB结果表明,砷暴露后,大鼠胃组织甲基化调节因子METTL3表达上调,FTO和ALKBH5表达下调,干性因子Sox2和Oct4表达上调(P<0.05)。结论砷暴露可诱导正常胃上皮细胞获得肿瘤干细胞样特征。砷作用于细胞后,可上调甲基转移酶,下调去甲基化酶使m~6A水平提高,并正向调控关键多能干性因子,促使细胞获得肿瘤干细胞样特征。砷可能促进胃癌前病变的发展,甚至诱导成胃癌,已有胃癌前病变者处于砷暴露的环境中则有更大患胃癌的风险。
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