【摘要】：鎘是一種有毒的重金屬，，半衰期較長，主要蓄積在肝臟、腎臟等器官。流行病學(xué)和實驗研究表明多種腫瘤與鎘的職業(yè)暴露有關(guān)，包括肺臟、前列腺、腎臟、肝臟等，但具體機制未明。體外實驗證實鎘具有弱突變性，但并不能插入到DNA中，因此，推測鎘致癌機理與表觀遺傳學(xué)密切相關(guān)。表觀遺傳學(xué)是指在基因組DNA序列不發(fā)生改變的情況下，基因表達發(fā)生改變并可以遺傳的表型變化，包括DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNAs及染色質(zhì)重塑等。其中DNA甲基化是一種重要的表觀遺傳修飾，屬于共價化學(xué)修飾，主要發(fā)生在CpG。CpG寡核苷酸主要集中在基因組的某些特定區(qū)域，稱為CpG島。CpG島通常位于基因啟動子區(qū)，也可延伸至外顯子，大小從500～5000bp不等。CpG島對基因的表達起著調(diào)控作用，具有特殊的意義。大量研究證實基因組印記、X染色體的失活和許多腫瘤相關(guān)基因的失活都與基因啟動子區(qū)CpG島的甲基化有關(guān)。目前研究認(rèn)為DNA甲基化與腫瘤密切相關(guān)。腫瘤的DNA甲基化表現(xiàn)為基因組整體甲基化水平降低與一些基因啟動子區(qū)CpG島的甲基化水平升高。CpG島啟動子區(qū)域甲基化的異常是腫瘤抑制基因和腫瘤相關(guān)基因失活的主要機制。 鎘暴露主要通過影響表觀遺傳學(xué)修飾3個方面來改變基因表達：DNA甲基化、組蛋白修飾和microRNAs (miRNAs)。研究表明鎘暴露后可以引起整體DAN甲基化和特殊基因甲基化改變。鎘誘導(dǎo)的整體DNA甲基化改變與惡性腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)，并且一般伴隨著甲基化轉(zhuǎn)移酶的變化。特殊基因甲基化包括抑制原癌基因甲基化水平和誘導(dǎo)抑癌基因甲基化水平，進而導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。 在以往鎘對表觀遺傳學(xué)方面影響的研究中，主要以細(xì)胞和胚胎模型進行短期研究為主，未見鎘暴露后長期觀察的動物模型的實驗研究�；诖�，我們前期建立了低劑量鎘暴露長期觀察的動物模型。在鎘組模型中52周時觀察到持續(xù)病理改變并進一步應(yīng)用蛋白組學(xué)方法發(fā)現(xiàn)肝臟蛋白表達異常，特別是具有抗氧化生物學(xué)活性的蛋白，提示低劑量鎘暴露后大鼠肝臟組織抗氧化能力下降。在上面研究基礎(chǔ)上，我們對該模型應(yīng)用甲基化DNA免疫沉淀（MeDIP）結(jié)合啟動子區(qū)及CpG島芯片（Roche-NimbleGen，385K）高通量技術(shù)對該模型進行DNA甲基化基因進行篩選。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，在符合條件的基因中，將鎘組基因DNA啟動子區(qū)甲基化狀態(tài)大于對照組2倍作為高甲基化（hypermethylation），小于0.5倍作為低甲基化（hypomethylaiton）。啟動子區(qū)CpG島甲基化改變的基因共1,629個，其中高甲基化675個（41.44%），低甲基化899個（55.19%），55個（3.38%）基因部分高甲基化，部分低甲基化。隨后對篩選出的基因進行生物信息學(xué)Gene Ontology（GO）分析，52周鎘組差異甲基化基因中，高甲基化基因有25個GO隊列；低甲基化基因有35個隊列。結(jié)合前期觀察到肝細(xì)胞凋亡減少的結(jié)果，針對與細(xì)胞死亡相關(guān)基因的GO隊列進行分析，篩選出兩個相關(guān)基因：CASP8基因高甲基化；TNF基因低甲基化。在大鼠模型中驗證了兩個篩選基因的表達情況。為進一步驗證該結(jié)果，隨后建立小鼠鎘暴露模型，應(yīng)用甲基化抑制劑5-aza作為陰性對照，在模型60周時，應(yīng)用EpiTect Methyl qPCR檢測系統(tǒng)驗證CASP8基因啟動子區(qū)域甲高基化，蛋白表達降低，與芯片結(jié)果一致。在Cd/5-aza組中，鎘誘導(dǎo)的CASP8基因高甲基化能夠被5-aza阻斷。最后應(yīng)用新發(fā)現(xiàn)的肝臟腫瘤標(biāo)記物CK8/18對肝臟組織進行檢測發(fā)現(xiàn)鎘組肝臟組織發(fā)生了癌前病變，其他各種未見病變發(fā)生。 本研究通過建立低劑量鎘暴露后長期觀察的動物模型進行DNA甲基化芯片檢測；應(yīng)用生物信息學(xué)方法對差異甲基化基因進行篩選得到鎘對肝臟組織影響DNA甲基化譜；在差異基因中發(fā)現(xiàn)凋亡相關(guān)的CASP8、TNF基因發(fā)生甲基化變化；并應(yīng)用小鼠模型進行了驗證。本研究明確了鎘在誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生過程中DNA甲基化參與腫瘤發(fā)生過程，為鎘誘導(dǎo)肝臟腫瘤發(fā)生提供理論依據(jù)；同時也為鎘誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生機制研究提供了新思路。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：R114

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 雷毅雄 ,吳中亮 ,Pius Joseph ,Tong-man Ong;鎘轉(zhuǎn)化細(xì)胞DNA異常甲基化對腫瘤相關(guān)基因表達的影響[J];中華勞動衛(wèi)生職業(yè)病雜志;2003年02期

本文編號：2525659