AbMole科研-细颗粒物通过AHR/ROS介导的内质网应激诱发心脏缺陷

AbMole精研抑制剂十年，最新的科研动态不断与您分享。本期与您分享的是: 细颗粒物通过AHR/ROS介导的内质网应激诱发心脏缺陷。

越来越多的证据表明，暴露于细颗粒物(PM2.5)与后代先天性心脏病密切相关，但其潜在的分子机制仍有待阐明。我们此前曾报道PM2.5中的可提取有机物(EOM)通过激活芳香烃受体(AHR)诱导活性氧(ROS)过剩，导致斑马鱼胚胎的心脏缺陷。我们推测，过量的ROS产生可能引起内质网(ER)应激，从而导致PM2.5的心脏发育毒性。本研究研究了EOM对斑马鱼胚胎内质网应激、细胞凋亡和Wnt信号通路的影响，并探讨了它们在EOM诱导的心脏缺陷中的作用。研究结果显示，内质网应激的药物抑制剂4-苯基丁酸(4-PBA)显著降低了EOM升高的心脏畸形率。此外，EOM可上调斑马鱼胚胎心脏内质网应激标记基因CHOP和PDI的表达水平，这可被遗传或药物抑制AHR活性所抵消。活性氧清除剂N-乙酰- l-半胱氨酸(NAC)也能消除EOM诱导的内质网应激。我们进一步证明，4-PBA和CHOP基因敲低都挽救了PM2.5诱导的ROS过度产生、凋亡和Wnt信号抑制。综上所述，我们的研究结果表明PM2.5诱导AHR/ ROS介导的内质网应激，导致细胞凋亡和Wnt信号抑制，最终导致心脏缺陷。

4-Phenylbutyric acid (4-PBA) (Abmole，M9638，纯度>99%)是一种HDAC的抑制剂，在2 mM时可以抑制多种非小细胞肺癌细胞。CH-223191 (Abmole，M7727，纯度>99%)是一种有效而特异的芳香烃受体(AhR)拮抗剂。

Fig. 1. EOM induced ER stress in the heart of zebrafish embryos at 72 hpf.

我们首先研究了内质网应激在EOM诱导的心脏缺陷中的作用。如图1A和B所示，EOM显著增加了心脏畸形率，而ER抑制剂4-PBA减弱了这种畸形率。所有治疗组的胚胎存活率均无变化(图1B)。我们进一步发现，分别由ddit3和p4hb编码的两个ER标记基因CHOP和PDI的蛋白表达水平在EOM样品中显著增加，在EOM + 4-PBA样品中恢复到对照水平(图1C和D)。此外，4-PBA减弱了斑马鱼胚胎心脏中EOM诱导的CHOP (dit3) mRNA过表达和内质网应激的所有三个部分的基因，包括hspa5, elf2ak3, atf4b1, ern1和atf6(图1E)。

Fig. 2. AHR mediates EOM-induced ER stress in zebrafish embryos.

我们发现，通过免疫荧光染色，无论是药物抑制剂CH-223191抑制AHR活性，还是基因敲低，都显著减弱了斑马鱼胚胎心脏中EOM升高的CHOP蛋白水平(图2A和B)。此外，MO基因敲低AHR显著减弱了EOM诱导的CHOP mRNA过表达和其他内质网应激标记基因(hspa5, atf6, ern1, elfak3和atf4b1)，表明AHR活性介导了EOM诱导的内质网应激(图2C-E)。

Fig. 4. ER stress leads to ROS overproduction, apoptosis and Wnt signaling inhibition in the hearts of zebrafish embryos at 72 hpf.

接下来我们研究了内质网应激对ROS产生、凋亡和Wnt信号通路的影响。如图4A和B所示，ER抑制剂4-PBA显著减弱了EOM诱导的斑马鱼胚胎心脏细胞内总ROS和mtROS水平。补充4-PBA还可以抵消EOM诱导的斑马鱼胚胎心脏的凋亡，这在AO染色和抗裂解caspase 3免疫染色中得到了证实(图4C和D)。对于Wnt信号通路，EOM样品中未磷酸化的β-catenin(活性形式)信号水平降低，而磷酸化的β-catenin(非活性形式)信号水平升高(图4E)。此外，与DMSO对照相比，EOM显著降低Wnt信号通路基因nkx2.5和sox9b的mRNA表达量(图4F)。这些EOM诱导的变化被4- PBA显著减弱(图4E和F)。

鸣谢：Mingxuan Zhang, et al. Chemosphere. 2022 Nov;307(Pt 2):135962.