基于生物信息学探讨低剂量镉对人类正常前列腺上皮细胞基因表达谱的影响

目的:分析低剂量镉作用于人正常前列腺上皮细胞后其基因表达芯片数据的生物学网络调控及关键蛋白,为镉相关的前列腺癌发生机制提供新的理论依据。方法:从基因芯片公共数据库(GEO)中下载19份基因芯片数据,其中经过低剂量镉处理的前列腺上皮细胞样本9例,对照10例,利用基因云-基因大数据分析(GCBI)实验平台、GenClip 2.0、Sytoscape 3.5.1等分析软件,筛选差异表达基因,探讨差异基因的蛋白交互作用网络和生物学通路,从转录组角度阐述低剂量镉作用于正常人前列腺上皮细胞后其基因分子网络改变情况,及其可能涉及的分子生物学功能。结果:与正常前列腺上皮细胞相比,共发现差异表达基因1 050(1.92%)个,主要涉及细胞生理过程、MAPK调节、细胞内信号转导的调控、免疫效应等生物学功能。HSP90AB1、BUB3和PRKAR1A基因为蛋白网络核心节点,且表达差异有统计学意义,均与正常细胞的恶性转化有关。结论:低剂量镉作用于正常人前列腺上皮细胞后,能够导致基因改变,差异基因主要涉及细胞生理过程、MAPK调节、细胞内信号转导的调控、免疫效应等生物学过程。

低剂量镉暴露对雄性斑马鱼生殖内分泌的干扰

【目的】评估低剂量镉(Cd)暴露对成年雄性斑马鱼(Danio rerio)生殖内分泌的影响。【方法】将成年雄性斑马鱼暴露于质量浓度为5μg·L^(-1)镉离子(Cd^(2+))30d后,分析精巢组织学结构、血浆11-酮基睾酮(11-KT)质量浓度、下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴以及减数分裂关键基因转录水平的变化。【结果】与对照组相比,Cd暴露组精巢组织出现早期生殖细胞增多、精子数量减少和空隙等变化;血浆11-KT质量浓度与对照组相比有统计学意义上的增加(p<0.05);此外,Cd暴露上调了视黄酸合成酶基因aldh1a2和HPG轴关键基因gnrh2,fshβ,lhβ,fshr,lhr,ar的表达水平,下调了联会复合体蛋白3基因sycp3的表达水平,这些差异具有统计学意义(p<0.05),而HPG轴关键基因gnrh3、DNA减数分裂重组酶1基因dmc1和视黄酸降解酶基因cyp26b1的表达水平与对照组相比没有统计学意义上的差异。【结论】低剂量Cd暴露通过调节HPG轴和减数分裂关键基因的表达水平干扰成年雄性斑马鱼生殖内分泌。

低剂量镉对雌性斑马鱼卵子发生的影响

【目的】考察低剂量镉(Cd)暴露对斑马鱼(Danio rerio)雌鱼卵子发生的影响。【方法】将成年雌性斑马鱼分为两组,分别于不添加Cd^2+(对照组)和Cd2+质量浓度为5μg·L^-1(实验组)的水体中处理30d,而后取实验鱼卵巢进行组织学分析,并检测雌二醇(E2)的含量以及下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴和减数分裂中相关基因的表达量。【结果】1)与对照组相比,实验组的卵巢中早期卵母细胞减少而成熟期卵母细胞增多;2)实验组血浆中E2含量与对照组相比有明显下降,且两者差异具有统计学意义(p<0.05);3)与对照组相比,实验组HPG轴中gnrh2,gnrh3,fshβ,lhβ,fshr及lhr基因的表达上调,但cyp19a1b和cyp19a1a基因的表达下调;4)实验组与对照组相比,卵巢中减数分裂标记基因dmc1及减数分裂起始相关基因aldh1a2的表达量均具有统计学意义上的上升(p<0.05)。【结论】研究所设置的Cd暴露条件能干扰成年雌性斑马鱼卵子发生过程关键调控基因的表达,并影响性激素水平及卵母细胞的正常发育。