砷诱导ROS生成与砷致病相关基因启动子区异常甲基化的关联及机制研究

Arsenic is a ubiquitous environmental contaminant that causes oxidative stress and hypermethylation of CpG islands located in the promoter regions of some genes (p53、p16、p15 and so on). However, the mechanisms of changes in gene methylation status, mediated by arsenic, are not understood. Studies have demonstrated that oxidative stress recruits DNMT1 to damage chromatin and/or up-regulates DNMT1 expression with activation of JNK. This study was designed to determine whether reactive oxygen species (ROS) involve in arsenic promoted hypermethylation of the promoter region. Population-based study and in Vitro studies were draw to explore the relationships between arsenic- induced ROS generation and arsenic-mediated hypermethylation of the promoter region. At the same time, ROS scavenger and rosa roxburghii tratt juice were used to protect cells against oxidative stress. The results of this study may provide the experimental and theoretical basis for prevention and treatment of arsenic-poisoning through rosa roxburghii tratt juice.

砷中毒是倍受关注的环境健康问题，砷是确定的人类致癌物，但砷致病致癌机制不明。本课题组前期研究发现燃煤砷暴露可导致人体氧化损伤及p53、p16、p15等基因启动子区异常高甲基化，但砷致基因启动子区异常高甲基化的原因不明。已有研究表明ROS可以通过引起DNA损伤、激活MAPK通路影响DNMTs的表达及作用进而干扰DNA甲基化修饰，提示ROS可能在砷致基因启动子区异常甲基化的过程扮演重要角色，但目前未见相关研究报道。本项目拟利用贵州省特有的燃煤污染型砷中毒病区人群资源，结合体外实验研究，从人群和细胞两个层面探讨砷致ROS生成与砷致目的基因启动子区异常甲基化间的关联及机制。同时，探索刺梨汁用于砷暴露人群预防和保护的可能性，期望本项目能在砷的致病机制研究中有所突破，为砷中毒的预防和治疗提供实验依据。

砷中毒是备受关注的环境健康问题，但砷的致病致癌机制至今未明。本研究在既往研究基础上，利用贵州省特有的燃煤污染型砷中毒病型资源，从人群和细胞两个层次探讨砷所致的活性氧生成、氧化损伤和砷所致的抑癌基因异常甲基化间的关联。本研究发现燃煤污染型砷中毒病区人群尿砷、发砷含量仍显著高于非病区人群（P<0.05）；砷暴露人群p53基因启动子区甲基化水平显著高于非砷暴人群，且有一定的CpG位点特异性；研究对象氧化应激标志物8-OHdG水平和尿砷含量显著正相关（P<0.05），p53、p16基因启动子区部分CpG位点甲基化率随着尿中8-OHdG水平的增高而增高（P<0.05）。体外细胞实验发现，低剂量短期砷暴露可致人角质形成细胞活性氧含量增加，氧化应激水平增强，人皮肤角蛋白细胞DNA甲基转移酶转录表达升高，抗氧化剂干预可以改善砷低剂量暴露时DNA甲基转移酶的表达，且这一改变与JNK信号通路有关。本研究的结果提示燃煤污染型砷中毒病区人群砷暴露水平仍高于非砷病区人群，砷所致氧化损伤、基因异常甲基化之间存在一定的关联性。砷所致人体和细胞的各种损伤效应并不是独立存在，各种效应间可能存在一定的联系，为今后砷中毒机制研究提供了线索。氧化应激水平可能影响细胞和人体DNA甲基化状态，改善砷暴露人群机体的氧化应激也许会在预防砷中毒的发生中发挥作用。