微囊藻毒素-LR暴露与C57BL/6小鼠脂质代谢紊乱的实验研究背景与目的：水体富营养化,导致藻类繁殖、水华暴发,所释放的藻毒素已成为一个严重的公共卫生问题。微囊藻毒素(microcystins, MCs)是水华所释放的一类单环多肽化合物,已发现80多种异构体,其中微囊藻毒素-LR (microcystin-LR, MC-LR)是毒性最强的一种亚型。MCs作为一种特殊的环境污染物,对于代谢系统的影响,目前鲜有报道。本课题旨在研究低剂量长期的MC-LR暴露对C57BL/6小鼠代谢系统的影响,在分子水平上探讨其可能的作用机制,阐明MC-LR导致机体代谢紊乱的分子靶点及其调控机制。研究方法：1.MC-LR染毒模型的建立将C57BL/6小鼠随机分为四组(三个染毒组和一个对照组),每组10只,小鼠经过一周的适应期后,染毒组经腹腔注射MC-LR:0.25,2.5和20μg/kg·体重(body weight, bw),同时对照组给予等量的助溶剂注射。12周后,所有实验小鼠均采用CO2窒息处死,心脏取血,生理盐水灌注,腹腔脂肪、肝组织、肾组织称重,留取肝脏,液氮速冻,-80℃保存。.2. MC-LR染毒对小鼠肝脏的影响 肝脏组织苏木素-伊红(hemotoxylin and eosin, HE)染色进行形态学观察,同时对小鼠血清进行血清学指标及其炎症因子水平的检测。3. MC-LR染毒对小鼠基因表达的影响提取肝组织的总RNA和总蛋白,检测与脂代谢相关的候选基因进行mRNA和蛋白水平及其具有调控作用的微小RNA (microRNA, miRNA)的表达。结果：与对照组相比,MC-LR染毒组的小鼠体重增殖呈现下降趋势(P<0.01),腹腔脂肪重量和体脂比增加(P<0.01；P<0.01),均呈现MC-LR剂量依赖性。血清学指标检测结果显示,与对照组相比,MC-LR染毒组中小鼠血清的高密度脂蛋白(high density lipoprotein, HDL)、空腹血糖(fasting blood glucose,FBG)和甘油三酯(triglyceride, TRIG)含量下降。谷丙转氨酶(aspartate aminotransferase, ALT)尽管在血清中含量下降,但是在正常值范围内。病理切片显示,20μg/kg-bw剂量组出现病理改变。血管生成素样蛋白3 (angiopoietin-like protein-3, Angpt13)和过氧化物酶体增殖物激活型受体alpha (peroxisome proliferator-activated receptor a, PPARa)在mRNA水平和蛋白水平的表达均发生了改变,其中Angpt13蛋白表达的改变与MC-LR具有良好剂量关系。生物信息学预测分析发现,Angpt13、PPARα分别是miR-27b和miR-21的靶基因,文献报道miR-27b和miR-21与脂质代谢表达调控相关。TaqMan探针分析检测并经统计学分析显示,Angpt13、PPARα的蛋白表达与,miR-27b、miR-21水平负相关,提示存在miR-27b、miR-21的调控。结论：MC-LR慢性暴露可引起机体脂质代谢紊乱,表现为机体脂肪组织累积,反映机体脂代谢状况的血清学指标异常。其机制可能与MC-LR导致的Angpt13和PPARa表达改变有关,同时还存在Angpt13和PPARα表达受到miR-21和miR-27b调控的可能。因此,MC-LR作为一种特殊的环境物质,对机体的代谢系统可产生毒性作用。同时我们提出了一个大胆的构想：MC-LR作为一个潜在的危险因素,尤其在2.5μgMC-LR/kg·bw附近剂量的非病理性改变,在长期MC-LR暴露下,机体有可能最终增加诸如2型糖尿病、代谢综合征等代谢性疾病的发病风险。本工作对于评估血脂代谢紊乱的发病风险和蓝藻污染对人类健康的影响提供了工作基础和一定的依据,进一步的深入研究或许可用于制定相应的预防控制措施和安全标准。