邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯分区调控NAD+致胎盘滋养细胞DNA损伤

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目的:邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(Di(2-ethyl-hexyl)phthalate,DEHP)是一种环境内分泌干扰物,在PVC材料中被广泛用作增塑剂,易释放到环境并进入人体。DEHP通过干扰DNA断裂修复途径引起DNA损伤,抑制胎盘发育。然而,DEHP抑制DNA损伤修复的具体机制尚不清楚。多聚ADP核糖聚合酶1(Poly(ADP-ribose)polymerase 1,PARP1)是DNA损伤后激活修复途径的关键分子,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide adenine dinucleotide,NAD+)是PARP1活性的必需底物。本研究从NAD+的角度出发,探讨DEHP阻碍DNA损伤修复,抑制胎盘滋养细胞增殖的机制。方法:第一部分:DEHP对胎盘细胞的DNA损伤。使用ICR小鼠,于孕期0-15天(GD 0-15)灌胃暴露DEHP(0,5,50,200 mg/kg/d),构建孕鼠胎盘细胞DNA损伤模型;Western Blotting检测磷酸化γH2AX,PCNA蛋白表达,确认模型;使用MEHP(0,20,200,500μM)处理HTR-8细胞,通过彗星实验体外验证DEHP对DNA的损伤;HE染色评价胎盘最大纵截面和迷路滋养层面积改变,确定DEHP抑制胎盘发育。第二部分:孕期暴露DEHP对NAD+的影响。WST-8法检测孕鼠血清和胎盘中NAD+的含量;通过Western Blotting检测NAD+合成和水解蛋白NAMPT,CD38和CD157的表达。第三部分:DEHP抑制胎盘滋养细胞增殖的机制。Western Blotting检测PARP1,Parp-Par表达,判断DEHP对PARP1活性的影响;分离胎盘细胞核、胞浆和线粒体,检测各部分NAD+的浓度,评估DEHP对NAD+的分区调控;检测核NMNAT1,胞质NMNAT2和线粒体NMNAT3等NAD+合成蛋白表达,探索DEHP分区调控NAD+的原因;透射电镜观察线粒体数目和结构,RT-q RCR评价线粒体DNA拷贝数,免疫荧光计数线粒体;Seahorse检测HTR-8细胞ATP生成率;检测ACPM和OXPHOS蛋白表达表达,探究胎盘细胞呼吸链损伤。第四部分:NAD+前体补充对胎盘细胞DNA及线粒体损伤的挽救作用。构建孕期NAM干预的孕鼠模型,实验分为四组:对照组,NAM组(500 mg/kg/d),DEHP组(50 mg/kg/d),NAM+DEHP组。通过上述实验组合确定NAM的挽救功能。结果:1)磷酸化γH2AX蛋白表达与DEHP浓度之间存在剂量依赖性增加;暴露DEHP使HTR-8细胞彗星尾距增加;PCNA表达降低,胎盘最大纵截面和胎盘滋养层面积降低。2)孕鼠血清,胎盘和HTR-8细胞NAD+含量降低;NAD+水解酶CD38,CD157表达升高,NAD+限速合成酶NAMPT无明显变化。3)PARP1蛋白表达无改变,但Par化活性降低;NMNAT1/2表达降低,NMNAT3表达升高;透射电镜、线粒体DNA拷贝数检测、体外荧光实验发现DEHP减少胎盘滋养细胞中线粒体的数量并破坏线粒体结构;线粒体呼吸链复合物I表达升高,II-V表达降低,Seahorse实验发现MEHP使HTR-8细胞ATP产量降低。4)NAD+前体NAM补充在一定程度上挽救DEHP引起的胎盘细胞DNA损伤和线粒体结构损伤。结论:DEHP抑制胎盘滋养细胞胞质与核中NAD+的合成,促进线粒体NAD+的合成与转入;同时DEHP破坏线粒体结构,减少线粒体数量,损伤呼吸链,导致ATP产量下降。NAD+和ATP的减少抑制PARP1的活性,引起DNA断裂累积干扰胎盘滋养层发育。NAD+前体NAM的适量补充,减轻DEHP对DNA和线粒体的损伤。
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