二羟环氧苯并芘短期暴露对人支气管上皮细胞基因表达谱的影响

来源：环境与职业医学杂志 2021年第1期北京时间：

作者：王慧, 吕懿, 李玲, 李朝菲, 郭璨璨, 田凤, 穆箭兵, 郑金平,

摘要：背景苯并a芘（BaP）可引起暴露人群呼吸系统损伤。既往研究表明，BaP及其活性代谢物染毒细胞24h，即可引发细胞能量代谢异常、氧化损伤，导致细胞生存率降低。目的观察BaP活性代谢物二羟环氧苯并芘（BPDE）短期暴露导致的人支气管上皮细胞（16HBE）基因表达谱的变化，为探讨BPDE急性毒性机制提供依据。方法选取人支气管上皮细胞（16HBE），分别用终浓度0.5、1.0、2.0、4.0μmol·L-1的BPDE染毒，同时设溶剂对照组（加入等体积二甲基亚砜）和空白对照组（加入正常培养基），处理24 h后，CCK8法检测细胞存活率。根据细胞存活率，挑选一个剂量染毒组和溶剂对照组利用BGISEQ平台进行转录组测序（RNA-Seq）。使用R语言中的DEseq2包检测不同样本的差异表达基因，并用phyper函数对差异基因进行基因本体论（GO）功能注释和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析。结果随BPDE染毒剂量的增加，16HBE细胞存活率呈下降趋势（Z=-7.79，P趋势 < 0.01）；0.5、1.0、2.0、4.0 μmol·L-1 BPDE染毒组细胞存活率分别为94.56%±1.74%、84.80%±3.19%、80.08%±1.72%、62.72%±1.95%，均明显低于溶剂对照组（98.61%±0.61%）和空白对照组（100.00%±0.00%）（P < 0.05）。选取2.0 μmol·L-1 BPDE染毒组和溶剂对照组细胞进行测序，结果显示，以基因变化倍数的对数绝对值|log2FC|>1，P < 0.05为筛选标准，暴露组共检测出191个2倍及以上差异表达的基因；其中上调的基因87个，下调的基因104个。基因共表达网络分析发现，趋化因子CXCL6、CXCL1、CXCL3、CXCL8和集落刺激因子CSF2具有较强的关联性。GO分析显示，差异表达基因主要参与细胞增殖的生物学过程，并通过KEGG通路分析发现，这些基因主要富集于白介素（IL）-17信号通路和炎症趋化因子等通路。进一步分析差异表达的mRNA，发现有670个mRNA表达上调，878个mRNA表达下调；差异表达mRNA主要富集于凋亡执行期负调控、细胞外信号转导负调控和信号受体活动的调节等生物学过程，主要影响铁死亡，调控干细胞多能性，赖氨酸退化等信号通路。结论BPDE短期暴露可引起16HBE细胞基因表达谱的改变，生物信息学分析结果提示IL-17信号通路和铁死亡途径可能参与该细胞损伤的过程。

关键词：二羟环氧苯并芘, 苯并[<i>a</i>]芘, 短期暴露, mRNA测序, 生物信息学分析,