納米銀及多氯聯苯PCB126環境健康風險與轉化毒理學研究

　　中科院生態環境研究中心環境化學與生態毒理學國家重點實驗室劉思金研究組在環境健康風險與轉化毒理學方面取得新進展，相關研究成果近期陸續發表于Nano Letters (Wang, et al. 2019, DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b02127), ACS Nano (Zhang, et al. 2019, 13: 2050-61； Zhang, et al. 2019, 13: 2729-48) 和Environment International (Shen, et al. 2019, 128: 146-57)。

　　納米銀（AgNPs）作為應用最廣泛的納米材料之一，其環境健康風險受到廣泛關注。該課題組近期的研究發現，在低劑量暴露下，盡管沒有明顯的細胞毒性， AgNPs暴露卻導致雌性小鼠胚胎干細胞（mESCs）分化受到顯著抑制，并發現X染色體失活（XCI）及其所導致的X染色體連鎖基因的下調表達是重要的作用機制。AgNPs暴露后雌性mESCs中應失活X染色體（Xi）的失活程度增加即過早失活，活化X染色體（Xa）的活化狀態維持減弱，導致了X染色體連鎖的與分化相關的諸多調控基因啟動子區域的抑制性組蛋白修飾（如H3K27me3）富集增加，基因表達水平顯著下降，這些變化最終導致了干細胞分化受阻（圖1）。在雄性干細胞中沒有觀察到如此效應。另外，該研究組同時發現基于黑磷的納米材料，細胞毒性低，生物相容性好，并表現出優越的抗腫瘤轉移特性。這些研究成果為揭示納米材料的環境健康風險與開展轉化毒理應用具有科學意義。

圖1. 低劑量納米銀暴露誘發X染色體失活狀態機制示意圖

　　多氯聯苯PCB126是一種典型的持久性有機污染物，雖已被禁用多年，但仍廣泛分布于環境介質和生物體中。眾多的研究表明PCBs暴露會引起肝臟代謝紊亂，然而對于其低劑量暴露下的肝臟代謝毒性機制了解甚少。該研究組最近發現，PCB126低劑量暴露顯著改變了肝細胞中諸多核心節律基因及其下游的控制糖和脂肪代謝的節律基因表達（包括糖脂有氧氧化與轉運和存儲等相關的基因），引發這些節律基因表達震蕩紊亂，從而導致了肝臟中葡萄糖、甘油三脂和膽固醇顯著累積（圖2）。這些發現為揭示PCBs等污染物誘發肝臟代謝性疾病的作用機制提供重要思路。

圖2. PCB126干擾生物節律震蕩并誘發糖脂代謝機制示意圖