人类P450酶激活的2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)遗传毒性研究

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背景多溴联苯醚(PBDEs)是一类具有溴化二苯醚分子结构的阻燃剂和新型有机污染物,具有环境持久性与生物蓄积性,以及内分泌、神经、生殖及免疫毒性。关于其是否具有遗传毒性仍存在争议。2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)作为PBDEs的一员,其人体血浆中含量特别高,且毒性较强。PBDEs可由胞色素P450(CYP)酶系代谢产生羟化产物,但其可否被CYP酶激活而发挥致突变作用则尚无证据。目的探究BDE-47对哺乳类细胞的代谢相关遗传毒性(基因和染色体改变),以及其染色体损伤作用类型。方法采用模拟分子对接技术分析BDE-47与人类CYP1A1、CYP1A2、CYP2B6、CYP2E1、CYP3A4结合的能量及相应底物潜能,据此设计表达不同CYP酶细胞的实验。采用重组表达人相应CYP酶的中国仓鼠肺(V79)细胞系(以其母细胞系,即缺乏CYP酶等代谢活性的V79-Mz)及人肝细胞瘤(HepG2)细胞系(CYP酶活性低,但可诱导),以CCK-8实验检测细胞活力,微核实验[短暴露/长恢复及长暴露(无恢复期)两种染毒方案]检测染色体损害;在此基础上采用抗着丝粒蛋白B免疫荧光法分析微核所含着丝粒;采用蛋白印迹试验分析受试细胞γ-H2AX含量(其增高反映DNA双链断裂);采用β-和γ-微管蛋白免疫荧光显色分析细胞分裂中期纺锤丝和中心粒形态改变。结果分子对接结果显示 BDE-47 与人 CYP3A4、CYP2E1、CYP2B6、CYP1A1、CYP1A2酶活性中心结合能均为负值,其配体距离亚铁血红素的距离均<6 A(满足电子传递条件),提示其底物潜能。采用表达上述CYP酶的重组V79细胞进行微核实验,BDE-47(6 h/18 h)对表达 CYP3A4、CYP2E1 和 CYP2B6 的 V79重组细胞在40μM及以上浓度诱发微核形成,而对V79-Mz和表达CYP1A1、CYP1A2的V79重组细胞则无效应或仅有微弱效应。上述BDE-47诱发微核作用可被1-氨基苯三唑(120 μM,CYPs抑制剂)阻断或明显降低。延长暴露时间至24h(无恢复时间),BDE-47 对表达 CYP3A4(V79-hCYP3A4-hOR)与 CYP2E1的细胞系(V79-hCYP2E1-SULT1A1)诱发微核的阈浓度降至20μM,且呈浓度依赖效应。此外,对于经乙醇[0.2%(v:v),CYP2E1诱导剂]和利福平(10 μM,CYP3A4诱导剂)预处理18 h的HepG2细胞,BDE-47(48 h/0 h)显著诱发微核形成(阈浓度20 μM)。BDE-47对经过双酚AF(BPAF,0.1μM,多种CYP酶诱导物)预处理的HepG2细胞强烈诱发微核形成(阈浓度6μM),且此效应被反式-1,2-二氯乙烯(CYP2E1抑制剂)与酮康唑(CYP3A4抑制剂)阻断。同时BDE-47可诱发HepG2细胞DNA损伤,且BPAF(预处理)可增强此作用。BDE-47对V79-hCYP3A4细胞诱发的微核以着丝粒阳性者为主(>60%),而对乙醇与利福平预处理后的HepG2细胞仅增高着丝粒阳性的微核(着丝粒阴性微核频率无变化),提示单纯的致非整倍体作用。BDE-47在4 μM以上浓度可诱发V79-hCYP3A4-hOR细胞纺锤体与中心粒形态和结构异常。结论BDE-47具有对哺乳类细胞的致非整倍体作用,该作用主要依赖于CYP3A4与CYP2E1活性。
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