玉米赤霉烯酮对小鼠肠道黏膜及IPEC-J2细胞损伤作用的研究

发布时间：2020-03-19 09:29

【摘要】：玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEA)作为一类发挥着雌激素效应的霉菌毒素,它是全世界谷类作物的常规环境污染物,其对动物机体或人类健康造成严重的危害。近年来,已经发现暴露于特定的霉菌毒素会引起肠道功能改变及诱导人类慢性肠道炎症。然而ZEA对肠黏膜的毒性作用往往被忽略。因此,本试验以小鼠和IPEC-J2细胞为研究对象,通过体内体外试验研究ZEA对肠道黏膜屏障的影响,旨在揭示ZEA对哺乳动物或人类肠道健康的潜在作用机理。体内试验选取24只4周龄的BALB/C小鼠,随机分为2组,每组3重复,每重复4只小鼠。试验组(ZEA)每天灌胃20 mg/(kg.bw)的ZEA,对照组(CON)灌胃等体积溶剂。处理一周后检测肠黏膜免疫相关指标及肠道菌群的变化情况;体外试验通过RNA-seq及细胞生物学手段探究ZEA对IPEC-J2细胞的影响。试验结果如下:(1)短期ZEA处理破坏小鼠空肠肠绒毛完整性,造成空肠乳酸杆菌的丰度降低。ZEA上调空肠黏膜Defb1、Reg3β、Reg3γ、Muc1和Muc2 mRNA表达量。并且ZEA诱导空肠黏膜sIgA的分泌,促进了空肠IL-1β和TNF-α的表达和分泌,抑制IL-10的表达与分泌;短期ZEA处理造成结肠腔增大,改变结肠变形杆菌及乳酸杆菌的丰度。ZEA下调结肠黏膜Muc1、Muc2及Reg3γmRNA表达量,上调Defb1、Reg3α、Reg3βmRNA表达量。ZEA诱导结肠黏膜sIgA的分泌,抑制结肠IL-1β的表达与分泌。体内研究表明,ZEA改变空肠黏膜免疫,诱发空肠炎症反应。而ZEA处理对结肠黏膜损伤不显著,但增加了乳酸杆菌丰度。我们认为不同肠段微生物菌落响应外源毒素(ZEA)会产生不同的反应,乳酸杆菌在肠道黏膜屏障中发挥着关键性作用。但是肠道乳酸杆菌在抗外源性毒素ZEA时发挥的具体作用仍待探索。(2)20μM ZEA处理造成IPEC-J2细胞活力下降,乳酸脱氢酶(LDH)增加,造成细胞周期停滞在G2期,从而抑制细胞增殖,造成IPEC-J2细胞损伤。基于RNA-seq得出,差异表达的基因涉及细胞周期、P53信号通路和TNF信号通路等。我们选取了10个与细胞增殖及炎症相关的关键基因进行qPCR验证。以上结果表明,ZEA通过影响细胞周期、P53信号通路和TNF信号通路等,抑制细胞增殖,可能诱导细胞炎症,造成肠上皮细胞毒性。这些结果为ZEA引发的肠道疾病的预防及治疗奠定了理论基础。
【图文】：

代谢物,结构式,雌激素,生殖毒性

α-HSD 和 3β-HSD 使得性激素的合成受到影响，进而干扰雌致生殖系统紊乱[13]。这些结果均表明 ZEA 改变雌激素信号通和功能的损害。也有学者认为 ZEA 能够干扰 DNA 和蛋白质氧化反应，引起细胞功能紊乱，诱发细胞凋亡[14,15]。Mei[16]研过程产生大量 ROS 导致 DNA 损伤，细胞周期停滞。同时，，进细胞凋亡。近年来，随着人们对雌激素以及环境类雌激素GPR30 的发现，似乎为雌激素以及环境类激素的研究指出新环境类雌激素通过 ER/GPR30 快速信号通路，介导 EGFR/ER细胞周期紊乱，导致细胞凋亡[17-19]。研究还发现 ZEA 及其衍体抑制垂体前叶细胞 LH 的分泌，扰乱生殖系统功能[20-22]。，ZEA 对动物生殖毒性的研究仍在探索中。到底是通过改变对生殖细胞产生毒性；还是引起机体氧化损伤，诱发生殖细共同作用，造成生殖毒性，仍待探寻。

肠道微生物,肠道,黏膜,防火墙

图 2.1 肠道“黏膜防火墙”及肠道微生物在免疫调控中的作用[46]Figure 2.1 Intestinal "mucosal firewall" and the role of intestinal microbes inimmune regulation注：A，肠道“黏膜防火墙”；B，微生物在稳态下免疫调节的作用；C，微生物在炎症期间的免疫调节的作用。2.2 环境污染物对肠道黏膜免疫的损伤环境污染物被认为是危害人类健康的一大劲敌，其极易损害机体免疫系统，引发一些流行性疾病。越来越多的证据表明结肠炎和结肠癌的发病率与环境污染物密切相关，特别是真菌毒素[24,51,52]。事实上，肠黏膜是天然毒素遇到的第一道屏障，研究发现环境污染物能够通过破坏肠黏膜屏障，诱导肠上皮细胞（IECS）炎症反应[51]。近年来，已经发现多数霉菌毒素与人类肠道炎性疾病存
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S859.8

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