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目的研究六价铬暴露对职业人群rDNA拷贝数的影响及其影响因素,并在体外实验中进一步验证六价铬致rDNA拷贝数变异的效应及可能机制。方法在人群研究中,选取浙江某电镀厂六价铬暴露工人112例为暴露组,以无六价铬暴露且近3个月内未接触有毒有害化学物质与电离辐射的普通人群68例作为对照组。采用自制健康调查表收集研究对象一般人口学信息。采集两组人群肝素抗凝外周血后,用电感耦合等离子体质谱仪检测铬等重金属的浓度。提取全血DNA后,使用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测rDNA拷贝数,比较暴露和对照人群rDNA拷贝数差异,分析rDNA拷贝数与工龄、血铬等因素之间的相关性,随后用多元线性回归明确rDNA拷贝数的影响因素。在体外实验中,采用0-20μM和0-4μM的重铬酸钾分别对人淋巴母细胞系(HMy2.CIR)和人正常肺上皮细胞(BEAS-2B)处理24 h,清洗去毒后再修复3 d,收集暴露24 h和去毒后3 d的细胞,提取细胞DNA后检测rDNA拷贝数。采用5μM的重铬酸钾对HMy2.CIR和人外周血单个核细胞(PBMC)处理24 h,清洗去毒后修复3 d至7 d,分别收集暴露24 h,去毒后3 d和7 d的细胞,提取细胞DNA后检测rDNA拷贝数。分别收集5μM的重铬酸钾暴露24 h,去毒后3 d和7 d的HMy2.CIR细胞,提取细胞总RNA后进行转录组测序,采用GO和KEGG富集分析差异表达mRNAs可能的生物学功能,通过Genecard和NPD数据库筛选核仁蛋白,随后用RT-qPCR验证核仁蛋白的mRNA表达。采用脂质体转染法将核仁蛋白相应的siRNA转染进HMy2.CIR中,转染同时进行重铬酸钾染毒,暴露24 h后PBS清洗去毒,收集暴露24 h的细胞,检测rDNA拷贝数和核仁蛋白的mRNA表达情况。结果六价铬暴露人群血铬浓度的中位数为1.26(0.04-4.53)ppb,高于对照人群的0.04(0.04-0.08)ppb(P<0.05);暴露组人群28S、18S、5.8S和5S rDNA的标准化拷贝数(NCN)分别为1.14(0.85-10.69)、1.49(1.13-15.51)、1.37(0.91-14.21)和1.22(0.94-2.69),均显著高于对照组(P<0.001)。暴露人群45S rDNA拷贝数的影响因素为年龄(β=0.440,95%CI=0.170~0.711)、血铬水平(β=1.385,95%CI=0.771~2.000)和血锌水平(β=-0.003,95%CI=-0.005~-0.001);5S rDNA拷贝数的影响因素为年龄(β=0.075,95%CI=0.026~0.124)和血铬水平(β=0.143,95%CI=0.037~0.249)。重铬酸钾(0-20μM)染毒的HMy2.CIR细胞中,rDNA NCN随染毒浓度的升高而增加(P<0.05);重铬酸钾(0-4μM)染毒的BEAS-2B细胞,暴露后24 h时rDNA NCN未发生显著变化(P>0.05),去毒后3 d时2μM和4μM染毒组的细胞rDNA NCN升高(P<0.05)。5μM六价铬暴露的PBMC的rDNA NCN呈现逐渐上升的趋势(P<0.05);而HMy2.CIR的rDNA各片段的NCN都呈现出先上升后下降的趋势(P<0.05)。转录组测序结果显示,5μM重铬酸钾暴露的HMy2.CIR在暴露后24 h时,共有135个差异表达的mRNAs;去毒后3 d时,共有117个差异表达的mRNA;去毒后7d时,共有113个差异表达的mRNA。这些差异表达的mRNA可能的生物学功能为有丝分裂细胞周期G1/S期转换、翻译启动、P53信号转导的DNA损伤反应、核糖体生物合成等。在差异表达的基因中筛选出40个核仁蛋白进行mRNA表达验证,除TRIM35外,暴露组其余核仁蛋白的mRNA表达至少在一个时间点存在统计学差异。我们选择去毒后3 d时mRNA表达水平显著上调的HRAS核仁蛋白进行深入研究,该核仁蛋白的mRNA表达在暴露24 h时与对照组无差异;去毒后3 d和去毒后7 d时,相对表达量分别为2.17±0.10和1.45±0.08,均高于对照组(P<0.01)。转染该蛋白的siRNA后,siHRAS组HRAS mRNA的相对表达量为0.76±0.03,低于Mock组(P<0.05);28S、18S、5.8S和5S rDNA的NCN分别为1.29±0.04、1.53±0.05、1.39±0.04和1.32±0.01,均高于Mock组(P<0.05)。结论六价铬暴露可致职业人群血液基因组rDNA拷贝数升高,且与血铬浓度呈正相关。六价铬处理可致HMy2.CIR细胞rDNA拷贝数升高,呈浓度效应关系,且去毒后修复过程呈先升高后降低至正常水平的动态变化规律。六价铬暴露对HMy2.CIR细胞转录组的影响亦呈动态变化关系,差异表达mRNA的生物学功能主要与P53信号转导相关DNA损伤反应及核糖体生物合成等有关。HRAS蛋白mRNA表达抑制可引起rDNA拷贝数升高。