基于秀麗線蟲的多壁碳納米管毒性效應及miRNA分子調控研究.pdf

1、近年來，碳納米管(CNTs)在生物醫(yī)學和工業(yè)生產中均承擔著重要的角色。已有研究表明，碳納米管對環(huán)境和生物系統(tǒng)都可產生不利影響，而我們對環(huán)境相關劑量下碳納米管對環(huán)境生物的不利影響和作用機制仍然知之甚少。本研究利用模式動物秀麗線蟲為研究對象，評價了多壁碳納米管(MWCNTs)和羧基修飾多壁碳納米管(MWCNTs-COOH)的毒性效應及作用機制。
　　將L1幼蟲暴露于環(huán)境相關劑量（0.001-1000μ g/L）的MWCNTs和MWCN

2、Ts-COOH中，使用致死率、運動行為、生殖、腸道自發(fā)熒光、活性氧(ROS)產生等評價終點進行毒性評價，并進而分析MwCNTs誘導的microRNAs(miRNAs)表達譜的改變，解析候選靶點miRNAs對MWCNTs毒性的分子調控。
　　研究結果顯示:當暴露濃度高于0.1μg/L時，MWCNTs可對秀麗線蟲的腸道（初級靶器官）產生毒害，而暴露濃度高于0.001μg/L時可對秀麗線蟲的神經(jīng)元與生殖器官（次級靶器官）功能產生毒害。M

3、WCNTs-COOH對秀麗線蟲初級和次級靶器官毒害的濃度高于100μ/L，表明羧基表面修飾可以有效地降低環(huán)境相關劑量下MWCNTs的毒副作用。100μg/LMWCNTs-COOH暴露后，材料可通過初級靶器官進入受精囊和胚胎中;而低濃度（10μg/L）MWCNTs-COOH暴露后，在受精囊和胚胎中卻只能檢測到痕量或檢測不到MWCNTs-COOH。此外，相對高濃度的MWCNTs-COOH暴露可導致秀麗線蟲腸道屏障出現(xiàn)高滲透性，而環(huán)境相關劑量

4、下MWCNTs-COOH則不會對腸道正常的生物屏障產生影響。
　　進而通過SOLiD測序技術分析評估了miRNAs在MWCNTs毒效應中的調控功能。通過將MWCNTs暴露秀麗線蟲與對照組的SOLID測序結果對比，共找出了55個異常表達的miRNAs（21個表達上調，34個表達下調）。對這些候選miRNAs的測序結果進行qRT-PCR驗證發(fā)現(xiàn)候選miRNAs的表達量與MWCNTs呈劑量依賴性。運用www.mirbase.org，ht

5、tp://www.targetscan.org等軟件對表達量異常的miRNA進行了靶基因預測，并在此基礎上運用基因本體論(http://www.pantherdb.org/)和KEGG pathway(http://david.abcc.ncifcrf.gov/home.jsp，http://www.genome.jp/kegg/)等生物信息學手段進行可能功能分析。結果顯示這些候選miRNAs可能參與多種生物學功能。進一步利用相應miR

6、NAs突變體進行功能研究，發(fā)現(xiàn)了相應針對MWCNTs的敏感和抗性miRNAs突變體。而且，MWCNTs在這些miRNAs突變體中的分布與有所不同，暗示miRNA通過控制MWCNTs在初級（腸道）和次級靶器官（神經(jīng)元和生殖器官）中的分布與轉運來調控其毒性效應形成。
　　總之，本研究提供證據(jù)證明了初級靶器官和次級靶器官生物屏障在MWCNTs毒性效應形成中的重要調控功能，其為預防與控制MWCNTs毒副作用提供了重要的理論根基。同時，本研