抗氧化反应信号通路在环境氧化应激物的甄别和暴露危害评价中的意义和应用

【作者】 王惠惠； 薛鹏； 朱佳玉； 富景奇； 侯永永； 徐苑苑； 杨蓓； 赵锐； 张强； 屈卫东； 皮静波；

【机构】 中国医科大学公共卫生学院环境毒理学研究室； 复旦大学公共卫生学院环境卫生学教研室； 中国医科大学基础医学院组织与胚胎学教研室； 中国医科大学法医学院法医病理学教研室； 美国哈姆纳健康科学研究院；

【摘要】 【目的】环境化学污染物种类繁多,且暴露场景复杂多变,导致环境化学品暴露危害评价日趋困难。为突破这一瓶颈,以"21世纪毒性测试"为代表的基于关键信号通路检测的体外测试和计算机模拟相结合的毒性测试新思路日益受到重视。氧化应激和氧化损伤是大量结构各异的环境污染物的共同毒性作用机制之一,且参与包括恶性肿瘤在内的多种疾病的发生和发展。因此,识别、确定和研究环境中的氧化应激物对于有效防治环境暴露相关疾患十分重要。转录因子NRF2(Nuclear factor E2-related factor 2)是细胞适应性抗氧化反应的核心调控因子之一,在维持细胞氧化-还原稳态、抑制氧化损伤及炎症反应、调节细胞代谢和分化等方面起关键作用。应对氧化应激源,NRF2通过抗氧化反应元件ARE(Antioxidant Response Element)正向调控许多抗氧化酶和解毒酶的基因转录,从而提高细胞的防御和生存能力。由于大量抗氧化酶、二相解毒酶及多药耐药转运蛋白的基础和诱导性表达很大程度上受控于NRF2-ARE信号通路,因此,NRF2-ARE信号通路是机体内最重要的防御机制。而NRF2活化则是适应性抗氧化反应的关键步骤,也是评价细胞或机体发生氧化应激最为准确且敏感的指标之一。【材料和方法】本研究首先应用NRF2-ARE荧光素酶报告基因稳转细胞株构建氧化应激物高通量筛选平台;继而构建相应的系统确证平台,包括应用RT-qPCR技术系统检测ARE依赖基因的mRNA水平和应用流式细胞仪检测细胞内活性氧水平。【结果】本研究应用一组已知的NRF2-ARE激动剂和抑制剂进行了筛选平台和确证平台的系统验证,并应用筛选平台完成了对近千种单一组分化合物的筛选测试;同时,应用确证平台对关键阳性发现进行系统检测。【结论】研究结果初步提示,以NRF2-ARE为基础的筛选和确证平台可以有效地甄别环境污染物中的氧化应激物,进而为相关化学品安全评价提供依据。更多还原