低剂量镉(一种剧毒金属)对气道上皮细胞的影响

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发表时间:2024-02-05 16:55

接触香烟烟雾与慢性阻塞性肺疾病的发展和严重程度有关,慢性阻塞性肺疾病是全世界第三大死亡原因。

每根香烟的烟雾中含有23微克,镉是一种剧毒金属和环境污染物。燃烧烟草会释放出氧化镉,氧化镉会被烟雾中的微粒吸附,进入肺部深处。此外,人体无法清除长期吸烟者体内积累的镉。

在一项科学报告研究中,阿拉巴马大学伯明翰分校的研究人员展示了低剂量镉如何在肺上皮细胞中产生有害应激,他们的发现强调了镉暴露和随后的肺损伤的潜在治疗靶点。

该研究由UAB医学系教授Veena Antony医学博士领导,重点关注microRNA-381,以及肺组织样本和气道上皮细胞中氯离子通道基因ANO1的表达。ANO1有助于在气道中产生粘液;但慢性肺病患者粘液分泌过多会导致气道增厚和粘液堵塞,从而加重病情。因此,ANO1过表达可加重COPD

UAB的研究人员比较了9从不吸烟者的肺组织样本,他们没有吸烟史,以及13曾经吸烟者的肺组织样本,他们有1525包年的吸烟史。一年一包通常被定义为每天吸一包烟,持续一年。研究人员发现,与从不吸烟者相比,曾经吸烟者气道上皮细胞中ANO1表达上调。

同样,来自一名非COPD受试者和一名COPD吸烟者的支气管肺泡灌洗液中的气道上皮细胞在COPD受试者细胞中显示出更高的ANO1表达。

研究人员接下来测试了极低剂量的镉对正常人类气道上皮细胞的直接影响。这些细胞生长在气液界面上,使气道细胞能够正常分化。在液层中暴露0.51.0微摩尔氯化镉两周后,ANO1的表达增加了1214倍。

MicroRNAs具有通过直接与基因mRNA序列相互作用而下调基因表达的能力。UAB团队使用计算机软件分析鉴定出microRNA-381是与ANO1 mrna相互作用最多的microRNA,这表明microRNA-381ANO1的负调节因子。已知一些重金属对microrna具有负调控作用。

Antony等利用合成的microRNA-381抑制剂抑制COPD患者原代人气道上皮细胞中microRNA-381的表达,发现ANO1表达显著上调。相反,在这些细胞中添加microRNA-381模拟物(一种合成的RNA,其作用类似于microRNA-381,以增加负调控的数量)会降低ANO1的表达。这些结果强化了UAB研究人员提出的镉负调控microRNA-381表达上调气道上皮细胞ANO1表达的前提。

最后,研究人员发现,即使COPD受试者的原代人气道上皮细胞也暴露于1微摩尔氯化镉中,microRNA-381抑制剂仍然上调ANO1,而模拟物仍然下调ANO1

安东尼说:“我们从涉及上皮细胞低剂量镉暴露的实验中观察到,ANO1miR-381的直接靶点,miR-381在低剂量镉暴露时被下调。”“因此,香烟引起的镉毒性可能在非常低的浓度下改变细胞内稳态机制,并且存在肺部疾病的人接触镉可能会增加对感染和环境过敏原的易感性,从而产生附加或不利影响。

镉、microRNA-381ANO1的相互作用表明,microrna可能作为镉暴露和随后的肺损伤的潜在治疗靶点,有待进一步探索。

在UAB, Antony拥有环境医学的特聘教授,指导超级基金研究中心,并且是肺部,过敏和重症监护医学部门的成员。


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