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目的:离体细胞实验证实,microRNA在砷的毒作用及致癌作用过程中起着重要的调控作用,但在哺乳动物体内,砷对miRNA表达影响的研究至今未见报道.体内外实验研究证实了砷对Nrf2的影响,但砷对Nrf2下游的关键因子谷氨酰半胱氨酸合成酶(GCL)影响的研究较少.本研究旨在探讨砷对体内microRNA表达的影响,并且探讨miRNA与GCL表达的可能关系.
方法:实验采用SD雄性大鼠,随机分为5组,分别给予0,0.1,1,10及100mg/L亚砷酸钠的饮用水,染毒60天后,收集肝脏.每个剂量组选取3个样本,共15个样本,运用深度测序技术分析miRNA的表达水平.运用无监督层次法聚类分析、主成分分析、趋势检验分析等对microRNA深度测序结果进行分析.选取具有显著性差异表达的6个microRNA,应用实时定量PCR对其表达水平进行测定,验证RNA测序结果与实时定量PCR结果的一致性.借助数据库TargetScan与microRNA.org,预测miRNA的靶基因.分析miRNA表达水平与GCL及其上游调控因子(Keap1、Bach1、Nrf2、GCLc、GCLm)等mRNA表达水平的关系,探索miRNA对GCL等的可能调控功能.
结果:砷导致体内28个microRNA的表达发生显著性改变。统计学分析结果表明，砷接触与microRNA表达水平变异具有明显关系(P<0.01)。其中，microRNA深度测序与实时定量PCR结果一致表明，mir-151等的表达水平与砷浓度呈剂量-反应关系(P<0.01)。同时，砷可以导致抗氧化的关键调控因子Keap-1,Bach-1.Nrf2及GCL的表达发生改变。其中，低浓度砷引起CrCLc、 GCLm、Keap1的表达增加，高浓度砷则抑制其表达，呈现出剂量反应关系趋势。并且GCL表达的改变与microRNA表达的改变相关。
结论:砷可以引起哺乳动物体内microRNA表达的改变，并且该改变很可能参与GCL表达的调控。