无机砷神经发育毒性及Hippo信号通路在其损伤机制中的作用

Endemic arsenic poisoning is a worldwide public health problem, arsenic species can pass through the placental barrier and across the blood-brain barrier related to developmental neurotoxicity, is one of the identified neurodevelopmental poison. The epidemiological evidence showed that arsenic can affect IQ of children.There is a little epidemiological research on arsenic and motor function,especially in China mainland.In addition, the mechanism of arsenic developmental neurotoxicity is not clear,the Hippo signaling pathway is closely related to the neurological development regulation. Rare report about if arsenic can disrupt the Hippo signaling pathways and then affect neural cell growth, differentiation, death, and show its neural developmental toxicity .This study based on the high aresenic exposure area, to investigate the relationship between high arsenic exposure and the children's intelligence, motor development . Animal experiments and culture of neural stem cells are used to explore the mechanism of its developmental neurotoxicity, and the role of the key molecule in Hippo signaling pathway .Provide scientific basis for prevention of endemic arsenic poisoning.

地方性砷中毒是严重危害健康的公共卫生问题，砷可通过胎盘屏障和血脑屏障进入胎儿体内影响中枢神经系统发育，是确定的神经发育毒物之一。现有的流行病学资料证实砷可导致儿童智力损失，但仍缺乏砷对运动神经发育的相关人群资料（特别是中国大陆地区）；与此同时，砷导致神经发育毒性的机制尚不明确，Hippo 信号通路与神经发育的调控密切相关，砷是否可通过影响Hippo信号通路，从而影响神经细胞生长、分化、死亡，进而表现出其神经发育毒性? 目前尚未见相关报道。因此本研究立足新疆地方性砷中毒流行病学现场，对高砷暴露与儿童智力、运动神经发育关系进行探索，为砷的神经发育毒性提供流行病学依据。通过动物实验和神经干细胞培养，探索无机砷神经发育毒性机制及Hippo信号通路在砷致神经发育毒性中的可能作用，为地方性砷中毒的防治提供依据。

地方性砷中毒是全球性公共卫生问题，砷导致神经发育毒性的机制尚不明确，而Hippo信号通路与神经发育的调控密切相关，砷引起的神经发育毒性是否与Hippo信号通路相关缺乏必要证据。本项目通过人群流行病学调查、动物实验及细胞实验，探究了砷致神经发育毒性的机制及其与Hippo信号通路的相关性。研究发现，砷暴露能影响儿童智力发育，并对儿童运动功能造成不同程度损害。同时，砷暴露可使大鼠小脑神经元内部细胞器水肿、坏死，进而损伤大鼠的运动及学习记忆能力；进一步探索砷致神经发育毒性机制中发现，砷可激活Hippo信号通路，表现为Hippo信号通路核心蛋白MST1、MST2、P-MST1/2、 LATS1、P-LATS1、MOB1、SAV1表达水平升高，YAP下游的靶基因Cyr61及Ctgf mRNA表达水平上调，Gli2及Ankrd1 mRNA表达水平下调。在体外实验中发现，NE-4C细胞染砷后，细胞形态改变，细胞内超微结构破坏，自噬小体增多；细胞活力及流式细胞术等检测发现，NaAsO2可降低NE-4C细胞的活力及迁移能力，使细胞周期阻滞于G2期，细胞内ROS及Ca2+水平增加，细胞凋亡增多；随NaAsO2浓度升高Hippo信号通路MST1、YAP蛋白表达无明显变化，P-MST1、P-YAP蛋白表达降低、P-LATS1、MOB1、SAV1、LATS1蛋白表达均上调，YAP蛋白下游靶分子Cyr61、Aankrd1、Ctgf、Gli2、Tead1、Tead2 mRNA表达增加。上述结果表明砷具有明显的神经发育毒性，且Hippo信号通路在砷诱导的神经发育毒性过程中具有重要作用，本研究可能为保护人群健康及探寻砷具体的发育毒性机制提供科学依据。