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背景双酚类化合物(bisphenols,BPs)是指一类具有两个羟苯基的化合物,具有化学性质稳定、耐热性良好等特点,加之其生产工艺相对简单,成本低,其作为塑化剂在工业产品生产中得到广泛应用。最近研究证实BPs(包括BPA、BPS和BPF)可经人CYP1A1酶激活而具有诱发人肝癌细胞遗传毒性作用;此外,人类磺基转移酶(sulfotransferase,SULT)1可与BPA结合并降低其诱发的遗传毒性作用。然而,4,4’-(六氟异丙基亚胺)双酚(bisphenol AF,BPAF)作为一种新的塑化剂,其遗传毒性危害及相应的代谢活化酶尚未见报道。已知芳香烃受体(Aryl Hydrocarbon Receptor,AhR)可作为转录因子调控CYP1A1酶的表达水平,继而代谢激活化合物发挥毒性作用,而磺基转移酶(sulfotransferase,SULT)1A1作为二相代谢酶对外源化合物毒性改变也起到重要作用(增毒或减毒)。目的本研究旨在探究人CYP1A1和SULT1A1酶对BPAF遗传毒作用的影响及其诱发的染色体损伤类型;探究AhR受体及下游CYP1A1水平对BPAF诱发肝癌细胞氧化应激中的影响。方法首先采用内源性表达人源CYP酶丰度较高的人肝细胞瘤C3A细胞系,分析其暴露于BPAF(0~40μM)48h(2个细胞周期)后的微核形成作用;同时为研究CYP1A1和AhR在BPAF遗传毒性中的作用,我们分别加入7-羟基黄酮(7-HF,CYP1A1选择性抑制剂)和BAY-218(一种芳香烃受体(AhR)抑制剂)共同暴露C3A细胞。此外,采用人类肝癌HepG2细胞(内源性表达CYP酶水平较低),经慢病毒转染分别构建稳定表达人CYP1A1和SULT1A1的重组细胞系(HepG2-hCYP1A1和HepG2-hSULT1A1),并将其应用于BPAF微核诱导实验。同时,通过混合细胞系培养和条件培养基转移实验研究了 SULT1A1对BPAF毒性的调节作用,即比较HepG2-hCYP1A1:HepG2-hSULT1A1(1:1)混合培养与HepG2-hCYP1A1:HepG2混合培养中BPAF的微核形成情况;将BPAF-HepG2-hCYP1A1孵育48 h的条件培养基转移到HepG2和HepG2-hSULT1A1细胞上,对后两株细胞进行微核观察。采用抗着丝粒蛋白B(CENP-B)免疫荧光法联合微核实验分析BPAF诱发染色体损伤的机制(致断裂或致非整倍体作用),并采用Western blot法检测细胞内磷酸化组蛋白H2AX(γ-H2AX)的水平改变(反映DNA双链断裂)。最后,测定了 BPAF作用下细胞内活性氧类(ROS)、谷胱甘肽(GSH)和超氧化物歧化酶(SOD)的氧化负荷和抗氧化物质水平的变化。结果1.不同浓度BPAF处理C3A细胞后,在5μM开始可显著诱导C3A细胞微核形成并呈浓度依赖性,该效应可被ABT(60μM),7-HF(5μM),或者BAY-218(0.7 μM)所阻断。2.BPAF在2.5 μM开始显著诱发HepG2-hCYP1A1细胞微核形成,并且经PCB126(40nM,AhR受体激动剂,调控CYP1A1表达)预处理的HepG2细胞也从2.5 μM浓度开始即显著诱发微核形成;而对于未经处理的HepG2细胞BPAF在受试浓度范围(0~40 μM)均不影响其微核细胞率。3.在 HepG2:HepG2-hCYP1A1(1:1)细胞混合培养中,BPAF 在 10μM 及更高浓度下诱导微核形成,在BPAF-HepG2-hCYP1A1条件培养基处理HepG2细胞中,BPAF在20 μM及更高浓度下诱导微核形成;而在HepG2-hCYP1A1:HepG2-hSULT1A1(1:1)和 BPAF-HepG2-hCYP1A1 条件培养基处理 HepG2-hSULT1A1模型中,BPAF均未诱发微核形成。4.免疫荧光CENP-B实验结果显示,BPAF对C3A和HepG2-hCYP1A1细胞诱发形成的微核均不含着丝粒,表明其具有纯粹的致裂作用。同样,Western blot分析则显示BPAF处理HepG2-hCYP1A1细胞后在1 μM及更高浓度时细胞内γ-H2AX水平显著升高,而对HepG2细胞在10 μM浓度无效应。5.不同细胞株间ROS、SOD、GSH水平结果显示,在HepG2-hCYP1A1细胞中,BPAF能显著提高ROS、SOD、GSH水平,阈值分别为0.625和1.25μM;HepG2细胞除GSH水平降低外,无明显变化。在C3A细胞中,BPAF以浓度依赖性的方式增加ROS、GSH和SOD活性,阈值一致为1.25 μM;然而,细胞与ABT(60μM)或7-HF(5μM)共暴露完全阻断了 BPAF的作用。看来,受试细胞在BPAF作用下ROS水平的增高与抗氧化物质与抗氧化酶水平的上升相平衡,因此氧化应激因素可能不是BPAF遗传毒性的重要机制。结论与其他BP化合物一样,BPAF可经人源CYP1A1代谢活化,从而诱导人类细胞的致断裂作用,AhR可以增强这种作用,而SULT1A1酶可以减轻这种作用(表明有解毒作用)。