基于转录组学初步探讨PM2.5长期暴露致青春期雌性大鼠甲状腺功能改变的潜在作用机制

【作者】 韩小风； 吴卫东； 姚三巧； 邓律飞； 苏亚光； 李海斌； 张丰泉； 许洁； 姜静； 董新文；

【机构】 新乡医学院公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学教研室； 新乡医学院公共卫生学院公共卫生与预防医学实验教学中心；

【摘要】 目的构建暴露于PM2.5环境下甲状腺组织损伤模型,利用转录组学探究甲状腺疾病机制,发现暴露在PM2.5环境中导致甲状腺疾病的生物标志物。方法选取SPF级SD雌性大鼠32只,平均体重60±20 g,随机分成4组(n=8):对照组(C,0 mg/kg)、PM2.5中剂量组(M,10 mg/kg)、高剂量组(H,20 mg/kg)和恢复组(R,20 mg/kg,暴露35天,后14天不暴露),剂量组隔两天暴露一次PM2.5,49天后采用HE染色分析甲状腺组织病理变化,ELISA测定血清、血浆和尿液中甲状腺激素和尿碘水平。提取甲状腺RNA测序,获得转录组数据,对大鼠甲状腺中存在的差异基因进行筛选分析,包括GO功能注释,KEGG富集分析。结果发现经过PM2.5处理的大鼠甲状腺滤泡腔大小增加,滤泡上皮细胞数量减少。血清三碘甲状腺原氨酸、甲状腺素、促甲状腺激素水平明显降低。促甲状腺激素受体和甲状腺过氧化物酶水平显著降低(P<0.05),促甲状腺激素释放激素受体和促甲状腺激素β水平均升高(P<0.05)。通过转录组学数据分析,共检测到暴露组和对照组差异基因202个(66个上调,136个下调);恢复组和对照组276个差异基因(168个上调,108个下调);恢复组和暴露组137个差异基因(101个上调,36个下调)。GO功能注释与分析结果显示,差异基因主要参与了趋化因子受体结合、类固醇激素受体活性、蛋白结合、氧化磷酸化等分子功能;细胞成分主要为内质网膜组成成分、横纹肌和肌纤维等;生物过程主要为T细胞分化、对原生动物的防御反应、生热作用等。KEGG富集分析差异基因主要参与IL-17信号通路、FoxO信号通路、TNF信号通路、CGMP-PKG信号通路、PPAR信号通路等和机体免疫、炎症反应、氧化应激、能量代谢、细胞凋亡有关的通路上。结论长期暴露于PM2.5会影响大鼠甲状腺激素及其受体水平,从而扰乱甲状腺激素稳态,引起甲状腺病变。转录组学技术检测到不同比较组之间存在差异基因,其中IL-17信号通路和FoxO信号通路可能在暴露于PM2.5环境下所致甲状腺损伤中发挥作用。更多还原