DNMTs在无机砷致肝纤维化中的作用及机制研究

Endemic arsenic poisoning (endemic arsenicosis) is an important one of the endemic diseases which can seriously damage people's health. It could cause carcinoma occurring during long term inorganic arsenic(iAs) exposure. Liver is a target organ of arsenic metabolism and injury effects, and liver fibrosis is the inevitable pathological stage toward cirrhosis or cancer induced by iAs. DNA methylation is the hot pathway of carcinomal model of iAs, while the conflicting viewpoints may exist in some research reports on DNMTS(DNA methalations) changes induced by iAs. There are no quite confirmation study of iAs exposure related to the effects of DNA methytransferases(DNMTs) on liver fibrosis.Thus,methods of toxicological research are going to be applied to assay iAs inducing liver fibrosis rats model experiments, HSC cells culture in vitro and epidemic investigation are going to be used in our project.The research contents are divided into three parts，the first is to explore the link between drinking type arsenic poisoning and DNMTs(DNMT1、DNMT2、DNMT3a、DNMT3b、DNMT3l)expression,and the second is to observe the relationship between liver fibrosis and DNMTs changes after different doses arsenic (III or V) sitimulation in vitro in rats HSC cells.The third is to assay differential expression of proteome in the liver tissue of the fibrosis model rats with stimulation of iAs, the aim of project is to explore the effects of DNA methytransferases(DNMTs) on liver fibrosis induced by iAs.Our findings have implications not only for the understanding of the pathology of arsenic related liver fibrosis,enriching the study of arsenic carcinogenesis and also providing the convincing evidence for scientific research and prevention control for endemic arsenicosis.

地方性砷中毒（简称地砷病）是我国重要的地方病之一。长期慢性砷暴露引起肿瘤。肝脏是砷代谢和损伤的靶器官，肝纤维化是肝硬化和癌变的必经阶段。DNA甲基化是无机砷（iAs）致癌模型的热点途径，iAs对DNA甲基转移酶（DNMTs）的影响结果报道不一致，DNMTs在iAs致肝纤维化的机制研究国内外尚未见文献报道。本项目拟采用动物实验，体外肝HSC细胞培养和人群流行病学相结合的研究方法，检测DNA甲基转移酶（DNMTs）：DNMT1、DNMT2、DNMT3a、DNMT3b、DNMT3l基因表达与饮水型地方性砷中毒之间的联系；检测不同剂量的三价和五价iAs刺激大鼠肝HSC细胞后DNMTS变化和肝纤维化的关系；检测iAs诱导大鼠肝HSC及肝组织的蛋白差异显示，探讨DNMTs在iAs致肝纤维化中的作用及机制。本研究丰富了砷致癌机制的重要研究内容，并为我国地砷病防治和科学研究提供可靠依据。

摘要：地方性砷中毒（简称地砷病）是我国重要的地方病之一。长期慢性砷暴露引起肿瘤。肝脏是砷代谢和损伤的靶器官，肝纤维化是肝硬化和癌变的必经阶段。DNA甲基化是无机砷（iAs）致癌模型的热点途径，DNA甲基转移酶（DNMTs）在iAs致肝纤维化的机制研究国内外尚未见文献报道。目的：初步揭示DNMTs在iAs致肝纤维化中的作用及机制。方法：采用动物实验，体外肝HSC细胞培养和人群流行病学相结合的研究方法。结果：（1）对在新疆奎屯水砷监测点的研究对象行 B超检查结果显示，肝功能检查正常者325例，肝功异常者52例。高砷暴露组和内对照组、外对照组肝脏损伤发生率的差别有统计学意义。血清肝纤维化指标检测显示，暴露组的血清透明质酸（HA）、层粘连蛋白（LN）及IV型胶原（Ⅳ-C）含量与内对照组、外对照组的差异有统计学意义；（2）iAs慢性饮水染毒诱导大鼠肝纤维化后，血清HA、 PCⅢ、LN、Ⅳ-C组间比较差异均有统计学意义。iTRAQ技术结合2DLC-MS/MS技术鉴定到2 948种蛋白质。中剂量染砷组上调蛋白为687种，下调为548种；高剂量染砷组上调为633种，下调为519种。（3）体外实验观察到iAs对大鼠肝星状细胞(HSC-T6)纤维化有影响，不同染毒时间之间TGF-β1、COL-1、COL-3、α-SMA的表达水平相比差异有统计学意义；肝纤维化相关蛋白、（DNMTs）的表达情况在染砷时间和浓度上有交互作用。结论：（1）新疆奎屯高砷地区居民饮用高砷水与当地居民肝病高发有一定的联系，砷暴露可能是是导致肝功能损害尤其是肝纤维化的主要原因之一。（2）慢性iAs暴露后导致肝脏纤维化改变，肝纤维化相关蛋白及甲基化酶高表达，表明在砷代谢和肝纤维化中发挥重要作用。（3）DNMTs与饮水型地方性砷中毒之间有密切的联系，iAs对HSC-T6细胞具有明显的活化和促纤维化作用，可以诱导DNMTS和肝纤维化TGF-β1、COL-1、COL-3、α-SMA的表达上调。本项目较为科学系统地阐释了DNMTs在iAs致肝纤维化中的作用及机制。本研究丰富了砷致癌机制的重要研究内容，并为我国地砷病防治和科学研究提供可靠依据。