镉和3,3’,4,4’-四氯联苯联合红系前体细胞毒性效应研究

镉和3,3’,4,4’-四氯联苯联合红系前体细胞毒性效应研究

论文摘要

重金属镉(Cd)和多氯联苯(PCBs)是同时存在于环境中的两类污染物,对人体健康构成共同暴露的威胁。本文以人红白血病细胞系HEL和肝癌细胞系SMMC-7721为细胞暴露模型,采用细胞生物学和分子生物学手段,综合评价镉和3,3’,4,4’-四氯联苯(PCB77)单独或共同暴露所引发的联合红系前体细胞毒性效应,同时在肝细胞系中进行验证,进而探索二者引发的联合毒性机制。Cd和PCB77单独暴露浓度分别为1μmol·L-1、15μmol·L-1、40μmol·L-1,共同暴露浓度为单独暴露浓度两两交叉得到(3×3)。采用AB法、MTT法、LDH法及JC-1法探究细胞及亚细胞毒性效应,结果表明:二者单独或共同暴露均可降低HEL和SMMC-7721细胞中线粒体琥珀酸脱氢酶活性以及线粒体膜电位,并且造成细胞形态发生萎缩。多因子线性回归模型分析表明,Cd与PCB77共同暴露对两种细胞系产生的联合作用类型均为相加作用。采用实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)法和蛋白印迹(Western blot)法,对二者产生的毒性机制进行探索表明:Cd和PCB77共同暴露通过激活elF2α-Atf4信号通路,刺激抗氧化基因在mRNA水平的表达。高浓度(40μM)共同暴露下GSTP1的表达分别与空白对照组、Cd和PCB77单独暴露组相比,约增加了10倍、17倍、230倍,但同时促进HEL细胞内ROS水平升高,48h处理下细胞发生明显凋亡。Cd和PCB77干扰HEL细胞铁代谢,单独暴露均会促进胞内自由铁LIP水平升高,而共同暴露组LIP水平却呈现降低的趋势。Cd暴露造成HEL细胞储铁蛋白表达下降,而PCB77暴露则使得储铁蛋白表达上升。Cd和PCB77暴露会干扰SMMC-7721细胞能量代谢,表现在降低胞内ATP酶活力及线粒体膜电位,导致ATP含量发生变化;增强果糖-1,6-二磷酸酶(FBP)活性,促进糖异生作用;影响甘油三酯(TG)和胆固醇的含量,造成细胞内脂质代谢紊乱。本研究将为重金属和持久性有机污染物共同暴露产生的细胞毒性效应提供一定的理论依据和方法学参考。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 重金属污染现状
  •     1.1.1 重金属镉的环境污染现状
  •     1.1.2 镉污染与人体健康
  •   1.2 多氯联苯的污染现状
  •     1.2.1 多氯联苯(PCBs)的人体暴露风险
  •   1.3 多氯联苯和重金属共同暴露的研究现状
  •   1.4 PCBs和镉对血液系统的毒性效应及机理研究
  •   1.5 PCBs和镉对肝脏的毒性效应及机理研究
  •   1.6 研究内容及方法
  • 第2章 Cd和PCB77对HEL细胞及亚细胞的毒性效应
  •   2.1 实验材料
  •   2.2 实验仪器
  •   2.3 实验方法
  •     2.3.1 人红白血病细胞(HEL)的培养方法
  •     2.3.2 AlamarBlue(AB)法检测细胞活性
  •     2.3.3 观察细胞形态
  •     2.3.4 LDH法检测细胞膜损伤
  •     2.3.5 MTT法检测细胞线粒体琥珀酸脱氢酶活性
  •     2.3.6 JC-1检测细胞线粒体膜电位
  •     2.3.7 相互作用类型的识别
  •   2.4 实验结果与讨论
  •     2.4.1 Cd和PCB77对HEL细胞活性的影响
  •     2.4.2 Cd和PCB77对HEL细胞形态的影响
  •     2.4.3 Cd和PCB77对HEL细胞膜通透性的影响
  •     2.4.4 Cd和PCB77对HEL细胞线粒体琥珀酸脱氢酶的影响
  •     2.4.5 Cd和PCB77对HEL细胞线粒体膜电位的影响
  •     2.4.6 Cd和PCB77对HEL细胞的联合作用类型
  •   2.5 本章小结
  • 第3章 Cd和PCB77诱导HEL细胞凋亡并激活elF2α-Atf4信号通路
  •   3.1 实验材料
  •   3.2 实验仪器
  •   3.3 实验方法
  •     3.3.1 流式细胞凋亡检测
  •     3.3.2 细胞ROS水平检测
  •     3.3.3 elF2α-Atf4信号通路mRNA表达定量检测
  •   3.4 实验结果与讨论
  •     3.4.1 Cd和PCB77共同暴露诱导HEL细胞凋亡
  •     3.4.2 Cd和PCB77共同暴露促进HEL细胞ROS升高
  •     3.4.3 Cd和PCB77共同暴露激活HEL细胞内elF2α-Atf4信号通路
  •   3.5 本章小结
  • 第4章 Cd和PCB77对HEL细胞铁代谢的影响
  •   4.1 实验材料
  •   4.2 实验仪器
  •   4.3 实验方法
  •     4.3.1 细胞内自由铁LIP水平检测
  •     4.3.2 Westernblot免疫印迹检测铁代谢相关蛋白表达
  •   4.4 实验结果与讨论
  •     4.4.1 Cd和PCB77共同暴露对细胞LIP的影响
  •     4.4.2 Cd和PCB77共同暴露对细胞铁代谢蛋白表达的影响
  •   4.5 本章小结
  • 第5章 Cd和PCB77对肝细胞毒性效应与作用类型
  •   5.1 实验材料
  •   5.2 实验仪器
  •   5.3 实验方法
  •     5.3.1 人肝癌细胞(SMMC-7721)的培养方法
  •     5.3.2 AlamarBlue(AB)法检测细胞活性
  •     5.3.3 LDH法检测细胞膜损伤
  •     5.3.4 MTT法检测细胞线粒体损伤
  •     5.3.5 JC-1检测细胞线粒体膜电位
  •     5.3.6 相互作用类型的识别
  •   5.4 实验结果与讨论
  •     5.4.1 Cd和PCB77对肝细胞活性的影响
  •     5.4.2 Cd和PCB77对肝细胞膜通透性的影响
  •     5.4.3 Cd和PCB77对肝细胞线粒体的损伤
  •     5.4.4 Cd和PCB77对肝细胞的联合作用类型
  •   5.5 本章小结
  • 第6章 Cd和PCB77对肝细胞能量代谢的影响
  •   6.1 实验材料
  •   6.2 实验仪器
  •   6.3 实验方法
  •     6.3.1 细胞暴露
  •     6.3.2 细胞内ATP含量检测
  •     6.3.3 细胞内总ATP酶含量检测
  •     6.3.4 细胞内乳酸(LD)含量检测
  •     6.3.5 细胞内丙酮酸含量检测
  •     6.3.6 细胞内甘油三酯(TG)含量检测
  •     6.3.7 细胞内胆固醇含量检测
  •     6.3.8 细胞内果糖-1,6-二磷酸酶(FBP)含量检测
  •   6.4 实验结果与讨论
  •     6.4.1 Cd和PCB77对肝细胞能量代谢的影响
  •     6.4.2 Cd和PCB77对肝细胞内糖代谢的影响
  •     6.4.3 Cd和PCB77对肝细胞内脂质代谢的影响
  •   6.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间所发表的论文
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 郑苗苗

    导师: 崔建升,王立新,王利彬

    关键词: 四氯联苯,红系细胞损伤,共同暴露,联合作用

    来源: 河北科技大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,医药卫生科技

    专业: 生物学,环境科学与资源利用,药学

    单位: 河北科技大学

    分类号: R99;X171.5

    总页数: 74

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