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苯已被国际癌症机构确认为人类致癌物,我国也将苯导致的白血病确定为职业性肿瘤。但由于苯重要的理化性质,而被广泛的应用于工农业生产,如有机溶剂、稀释剂、萃取剂等。日常生活中的苯暴露也极为普遍,如香烟烟雾、汽车尾气和室内装修等。长期以来职业性苯中毒事件屡有发生,与苯相关的儿童白血病也在不断增加。由此可见,苯暴露不可避免,苯的危害不容忽视。
目前越来越多的研究发现肿瘤的发生发展是一个多阶段、多因素、多基因参与的复杂过程,此过程涉及到多种基因的表观遗传变异-基因的DNA序列没有发生变化,而基因的表达却发生了可遗传性的变化。苯暴露可导致白血病的发生,但苯导致白血病的过程中是否涉及到了表观遗传变异,目前还不太清楚。因此,探讨苯暴露下癌相关基因的表观遗传变异状况,对揭示苯的毒性机制,对预防和控制苯的危害具有重要意义。
DNA甲基化作为表观遗传变异的一种主要形式,是调节基因表达的重要机制,在肿瘤的发生发展过程中扮有重要的角色。DNA甲基化(methylatino)多发生在基因启动子区域CpG岛的胞嘧啶上,是DNA的一种天然修饰方式,它是指在DNA甲基化转移酶(DNAmethyltransferase,DNMT)催化作用下加上一个甲基基团(CH3-)的碱基修饰过程。
本研究采用重亚硫酸盐测序(BisulfitesequencingPCR,BSP)方法检测癌相关基因的甲基化状态。该方法的原理是:DNA在经过重亚硫酸盐处理时,DNA中甲基化的胞嘧啶则保持不变,而未发生甲基化的胞嘧啶脱氨基转变成尿嘧啶,再经随后的PCR,尿嘧啶变成胸腺嘧啶。最后,通过对PCR产物进行测序并且与未经过重亚硫酸盐处理的序列比较,来判断CpG位点是否发生了甲基化。此方法结果可靠,精密度较高,能明确目的片段中每一个CpG位点的甲基化状态。
本研究的第一部分分析了原代培养的小鼠骨髓细胞中与白血病密切相关的抑癌基因p16和白血病致癌因子Ralb启动子区CpG岛的甲基化位点信息,并比较了这2个基因在小鼠骨髓细胞和原代培养的骨髓细胞中甲基化状态的差异。研究结果显示,p16基因有一个CpG岛,岛上21个CpG位点全部未发生甲基化;Ralb有2个CpG岛,CpG岛1的5个CpG位点全部呈甲基化状态,而CpG岛2的17个CpG位点全部呈非甲基化状态。且小鼠骨髓细胞和体外原代培养的骨髓细胞中这2个基因的甲基化状态均未发生变化,表明其甲基化状态未受外界培养条件的影响,提示在与这2个基因甲基化相关的研究中体外试验可替代体内试验。
本研究第二部分研究了苯醌(benzoquinone,BQ)暴露下抑癌基因p15和p16及原癌基因N-ras和c-myc的mRNA表达情况和甲基化状态。我们通过细胞活力实验检测了BQ对小鼠骨髓细胞活力的影响,应用实时荧光定量PCR(Real-TimePCR)检测这四个癌相关基因的mRNA表达变化,利用重亚硫酸盐测序法(BSP)检测其启动子区域CpG岛的甲基化状态。研究结果显示,BQ对小鼠骨髓细胞具有剂量依赖的毒性作用,其LC50为8.3μmo1/L(95%CI:4.6-10.6μmo1/L)。终浓度为0、0.1、1、10μmo1/L的BQ染毒24h,p15和p16基因mRNA的表达量随染毒浓度增高而逐渐下降,最大分别下降了57%(P<0.01)和66%(P<0.01)。BSP测序结果显示染毒组和对照组相同,p15启动子区域CpG岛上56个甲基化位点和p16CpG岛上21个甲基化位点仍保持非甲基化状态。但原癌基因N-ras和c-myc的表达和甲基化状态均没有发生明显变化。由以上实验结果可知,BQ暴露原代培养的小鼠骨髓细胞可诱导p15、p16基因表达下调,但甲基化不是其原因,另有其它因素影响其表达,然而对于癌基因N-ras和c-myc,BQ暴露后,其mRNA表达水平和甲基化状态均未受影响。