2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)诱导孕烷X受体PXR致甲状腺毒作用机制的初步探讨

摘要

多溴联苯醚化合物（Polybrominated Diphenyl Ethers，PBDEs）是一种新型环境持久性有机污染物，被用作阻燃剂添加到各种潜在可燃材料中。由于其在环境中难降解、滞留时间长、具有亲脂憎水性，并可沿食物链逐级放大，因此生物富集性和持久性是PBDEs的主要环境特征，可对人类和高级生物的健康造成危害。其中2,2',4,4'-四溴联苯醚（Tetra-brominated diphenyl ethers，BDE-47）是主要蓄积于人体组织和肝脏的单体，其毒性作用主要是内分泌干扰和甲状腺毒性、神经毒性及生殖毒性，但其发挥毒性作用的机制和通路不清。
　　 目的：本研究拟通过体外实验，探讨BDE-47是否通过活化PXR受体而诱导Ⅰ相代谢酶细胞色素P450同功酶3A4(CYP3A4)及Ⅱ相代谢酶尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶1A3（uridine diphospho-glucuronosyl transferas 1A3，UGT1A3）、硫酸转移酶2A1(sulfotransferases 2A1，SULT2A1)的转录表达，并探讨BDE-47对甲状腺激素受体（thyroid hormone nuclear receptors，TRs）两种主要亚型TRα1、TRβ1的转录表达影响，以阐明孕烷X受体（pregnane X receptor，PXR）在2,2',4,4'-四溴联苯醚（BDE-47）所致甲状腺毒性效应中的作用机制，也为揭示BDE-47一系列其它毒性作用的初步机制提供实验依据。
　　 方法：采用CCK-8法测定和分析BDE-47对人肝肿瘤细胞株HepG2的细胞毒性作用。用瞬时共转染含CYP3A4上游启动子序列的萤光素酶报告载体pGL-CYP3A4-Luc、海肾萤光素酶表达载体pGL4.74[hRluc/TK] 构建双萤光素酶报告基因系统。用脂质体转染技术及G418筛选、鉴定出稳定高表达hPXR受体的HepG2细胞株HepG2-pCI-hPXR-neo。用BDE-47分别处理双萤光素酶hPXR报告基因系统和稳定高表达hPXR的HepG2细胞株，采用Q-PCR及Western blotting技术观察其对PXR受体下游的代谢酶调控基因CYP3A4、UGT1A3、SULT2A1 mRNA及蛋白转录表达的诱导作用以及对TR受体亚型TRα1、TRβ1转录表达的影响。
　　 结果：BDE-47对HepG2细胞有明显的细胞毒性作用，且其毒作用在6～48h呈现明显剂量-时间-效应关系（p<0.01）。48h为毒作用兴奋点，其半数抑制浓度(IC50)为110μmol/L。BDE-47能激活PXR受体，诱导其下游基因CYP3A4表达量的增高，呈明显剂量-时间-效应关系（p<0.01）。BDE-47对PXR受体的下游基因CYP3A4、UGT1A3、SULT2A1的mRNA转录和蛋白表达有显著诱导作用，并呈剂量-效应关系（p<0.01）。进一步分析发现，BDE-47对TRα1、TRβ1的mRNA表达和蛋白表达呈现明显的抑制作用，并呈剂量-效应关系（p<0.01）。
　　 结论：PBDEs化合物具有细胞毒性，并且是PXR受体的强激活剂，其可诱导PXR受体下游基因Ⅰ相酶CYP3A4、Ⅱ相酶UGT1A3、SULT2A1 mRNA及蛋白表达水平显著提高，抑制TR受体亚型TRα1、TRβ1 mRNA及蛋白的转录表达。因此，BDE-47可能是通过PXR受体通路发挥其甲状腺毒性效应。