芳香烃受体抑制miR-101a介导PM2.5有机提取物所致斑马鱼胚胎心脏畸形

[背景]研究表明芳香烃受体(AhR)介导大气PM2.5引起的斑马鱼胚胎心脏畸形,但其具体分子机制有待明确.小分子核糖核酸(miRNAs)等表观遗传机制在心脏发育中起重要作用,而且有报道AhR能调控miRNAs的表达.因此,PM2.5有可能通过AhR信号通路干扰miRNAs表达,从而导致心脏发育异常.[目的]探讨PM2.5有机提取物(EOM)激活AhR后对miR-101a的调控,以及miR-101a异常表达影响斑马鱼胚胎心脏发育的作用机制.[方法]收集苏州市区PM2.5并以索氏提取法提取EOM,在受精后2h(hpf)内加入EOM(5mg·L-1)及AhR小分子抑制剂CH223191(0.05 μmol·L-1)进行斑马鱼胚胎染毒.以吗啉寡核苷酸进行AhR基因敲减,以miR-101a类似物注射进行miR-101a过表达.在受精后72hpf,观察各组斑马鱼胚胎发育情况,统计心脏畸形率.剖取斑马鱼胚胎心脏,提取总RNA,以实时荧光定量PCR方法检测miR-101a和elfa、gsk3β、cdc42 mRNA的表达.以在线数据库Targetscan进行斑马鱼miRNA靶基因预测,并以DAVID数据库对靶基因进行京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析.[结果]与DMSO对照组相比,5mg·L-1 EOM引起72hpf的斑马鱼胚胎心脏畸形率由5％升高至18％(P＜0.05).EOM引起斑马鱼胚胎心脏中miR-101a表达降低至对照组的60％左右(P＜0.05),而AhR小分子抑制剂CH223191(0.05 μmol·L-1)及AhR基因敲减均对EOM所致miR-101a表达变化有拮抗作用(P＜0.05).miR-101a类似物可减轻EOM所致的斑马鱼胚胎心脏畸形(由19％降至11％,P＜0.05).miR-101a的预测靶基因集中于FoxO及Wnt等心脏发育相关的重要信号通路,并且Wnt通路基因gsk3β及Rho家族小分子鸟苷酸三磷酸酶cdc42的表达在EOM染毒斑马鱼胚胎心脏中升高(升高1.9倍,P＜0.001;升高1.7倍,P＜0.01),但加入miR-101a类似物后恢复正常水平(P＜0.01).[结论]斑马鱼胚胎心脏中,PM2.5中的EOM激活AhR后抑制miR-101a的表达,进而通过gsk3β及 cdc42等基因干扰心脏发育,引起心脏畸形.