基于转录组学解析砷对甲状腺内分泌系统的干扰机制

Arsenic (As) pollution has becoming the global issue, and As toxicity has been attracting more attentions from public. In recently, some studies found that As not only induced pathological changes, but also disrupted the endocrine system. There some researches proposed that the disruption of As on thyroid endocrine system could be the main reason for some illnesses caused by As. Understanding the interference mechanism of As on thyroid endocrine system is important to diagnose and cure the illnesses caused by As via disrupting on thyroid endocrine system. In this study, xenopus laevis will be emplyed to analyze the interference mechanism of arsenic (AsV and AsIII) on thyroid endocrine system via integrating transcriptome and qPCR verification, after measuring the thyroid hormone levels and total As contents in xenopus laevis. Comprehensive understand the mechanism of As disruption on thyroid endocrine via integrating transcriptome and metabolomics. In order to provide the evidences for diagnosing and curing the illnesses caused by As via disrupting on thyroid endocrine system.

砷 (arsenic, As) 污染已成为全球性的环境问题，As污染对人体健康的危害也引起人们的高度关注。近年来研究发现As不仅能够诱导机体发生病变，而且对机体的内分泌系统也有干扰效应。现有研究指出As对甲状腺内分泌系统的干扰可能是砷诱导一些相关疾病发生的主要原因。确定As对甲状腺内分泌系统干扰机制是诊断和治疗一些与As通过干扰甲状腺内分泌系统引起的相关疾病的基础。本项目以非洲爪蟾变态发育时期（蝌蚪）为实验材料，选择两种常见的无机砷：AsV和AsIII，在测定其对蝌蚪体内甲状腺激素含量的干扰和在蝌蚪体内富集情况的基础上，通过转录组学筛选砷干扰甲状腺内分泌系统敏感靶基因，qPCR再次验证的方法探究AsV和AsIII对甲状腺内分泌系统的干扰机制。这些工作将为全面系统地评价As的内分泌毒性提供基础数据，并为诊断和治疗As通过干扰甲状腺内分泌系统导致的一些疾病提供治疗依据。

我们先前的研究已证实低浓度的砷（≤ 150 μg L-1）能够影响甲状腺内分泌系统，但并不了解其干扰机制。本项目拟通过转录组学技术探究低浓度砷对甲状腺内分泌系统的干扰机制。.考虑到AsIII的毒性远远大于AsV，因此我们首先评估长期的低浓度AsIII暴露对成鱼的环境风险。我们发现，低浓度AsIII的慢性暴露明显抑制斑马鱼体重的增长，随后我们通过多种生化检测方法分析AsIII对斑马鱼鳃和肝脏组织的毒性效应，发现：AsIII的慢性暴露可明显提高斑马鱼鳃组织中CAT的活性，降低SOD的活性及MDA的含量。而且CuZnSOD和MnSOD的mRNA转录水平也受到AsIII的明显抑制，并诱导斑马鱼鳃的发生病理学改变。不同于鳃组织，AsIII的慢性暴露显著提升了斑马鱼肝脏组织中SOD酶和CAT酶的活性，降低MDA的含量，与此同时凋亡相关基因的转录受到明显影响。这结果表明，长期暴露于浓度<150 mg L-1的AsIII对斑马鱼的鳃和肝脏组织产生毒性效应，因此低浓度砷的长期暴露也是一个不容忽视的环境问题。.与成鱼相比，斑马鱼早期发育阶段对于污染物的刺激更加敏感。通过实验发现：低浓度的AsIII暴露明显抑制了斑马鱼胚胎的存活，并提高其畸形率的发生。此外，随着AsIII暴露浓度升高，斑马鱼胚胎胎动也表现出显著降低。不同于AsIII，AsV对斑马鱼胚胎的存活及发育没有显著性影响，但却明显抑制胚胎的胎动。为了更了解低浓度砷对斑马鱼胚胎的毒性效应，我们进一步分析斑马鱼胚胎对低浓度无机砷暴露的响应。实验发现：无论是AsIII还是AsV的暴露明显提升斑马鱼体内SOD的活性及MDA含量。结果表明，低浓度As对早期发育阶段的斑马鱼机体会造成一定的氧化损伤。.除此之外，我们还发现，As明显提升斑马鱼胚胎体内甲状腺激素的含量，通过转录组学分析发现：AsIII和AsV均通过二者均通过诱导vdr和rarg通路的异常干扰甲状腺激素的正常分泌。本结论为全面系统地评价低浓度As的环境风险提供基础数据，并为确定As对甲状腺内分泌系统的干扰机制提供科学依据。.