CD34^high表皮干细胞对急慢性砷毒性的反应特征分析

【作者】 武夏芳； 胡玉鑫； 孙汝； 富景奇； 王惠惠； 侯永永； 皮静波； 徐苑苑；

【机构】 中国医科大学公共卫生学院环境毒理学研究室； 中国医科大学公共卫生实验教学示范中心；

【摘要】 砷是常见的类金属环境污染物,也是国际癌症研究机构（International Agency for Cancer Research,IARC）确认的人类致癌物。以往研究发现,砷致癌过程中伴随着癌症干细胞的增多现象,但机制不清。皮肤是砷致癌作用的重要靶器官。本研究免应用疫磁珠法从HaCaT人皮肤角质形成细胞中分选CD34高表达(CD34^high)细胞,分析该细胞亚群的干/前体细胞特性、及CD34^high细胞对亚砷酸钠（NaAsO₂）急性细胞毒性的耐受力和慢性恶性转化作用的敏感性,并探讨核转录因子NRF2（Nuclear factor E2-related factor 2）在其中的可能作用。结果提示,CD34^high细胞中CD34、p63、K5、K14、OCT4和SHH等干细胞标志物表达水平高于对照细胞(CD34^low),全克隆（holoclone）形成能力更强,且克隆可被连续传代,具备一定的干细胞或前体细胞特性。在急性砷暴露（20-80μM亚砷酸按,24 h）条件下,CD34^high细胞的半数致死剂量（LC50）、抗凋亡能力和砷外排能力均高于对照细胞（p<0.05）。同时,CD34^high细胞中NRF2蛋白及其下游转运蛋白和抗氧化蛋白基因（ABCC1、ABCG2、HMOX1和GCLC）的mRNA水平显著高于对照细胞（p<0.05）。稳转沉默NRF2降低CD34^high细胞对急性砷毒性的耐受力,并抑制细胞全克隆形成力（p<0.05）;慢性低剂量（100 nM）亚砷酸钠暴露12周,CD34^high细胞呈现表皮细胞间质化的形态变化和分子表达特征,而对照细胞此时尚无明显变化;暴露30周对照HaCaT细胞发生恶性转化和CD34^high胞亚群显著增多（p<0.05）,稳转沉默NRF2显著抑制砷诱导的上述细胞表型（p<0.05）。综上所述,与成熟分化皮肤角质细胞相比,CD34^high表皮干/前体细胞对无机砷的细胞毒性耐受力强,且对无机砷诱导的细胞恶性转化作用更为敏感,上述特点与细胞中NRF2的表达密切相关。上述发现为砷致癌过程中癌症干细胞增多的现象提供了科学解释。更多还原