DNA修复与神经管畸形的研究进展

神经管畸形(neural tube defects,NTDs)是由遗传因素与环境因素共同作用而导致的复杂的多基因遗传病,大量的流行病学研究发现叶酸缺乏和NTDs密切相关,但其确切的机制尚未明确.叶酸代谢与DNA损伤及修复功能有密切的关系,叶酸缺乏时不仅引起DNA低甲基化;而且还可导致胸苷酸二钠(dTMP)合成受阻、尿嘧啶核苷过量掺入DNA,产生碱基错配、DNA断裂、甚至染色体畸变等损伤变异.本文就DNA修复途径与NTDs研究进展作一综述,以期揭示DNA修复系统在NTDs发生中的作用及意义,为阐明NTDs发病机制的提供新思路.     

被动吸烟致金黄地鼠神经管上皮细胞的过度凋亡

目的探讨被动吸烟对神经管的致畸作用与细胞凋亡的关系。方法采用核固红结晶紫染色方法,原位末端标记法及形态计量方法定量分析了被动吸烟致金黄地鼠神经管上皮细胞凋亡的变化。结果被动吸烟引起神经管上皮细胞的过度凋亡,实验各组均较对照组神经管上皮细胞凋亡显著增加,而细胞分裂相减少孕9d时,神经管上皮细胞的凋亡细胞最多,凋亡指数为9.82±3.67,与对照组相比有统计学意义(P<0.01);孕10d时细胞凋亡逐渐减少;孕11d后,细胞凋亡降至最低,凋亡指数为5.21±2.82,与对照组相比有统计学意义(P<0.05)。结论被动吸烟可以促使神经管上皮细胞的过度凋亡,可能是导致神经管畸形发生的重要原因之一。     

叶酸及DNA甲基化与神经管畸形关系的研究进展

神经管畸形(neural tube defects,NTDs)是早期胚胎发育过程中神经管闭合不全导致的严重出生缺陷,NTDs是遗传和环境因素共同作用的结果,给社会和家庭带来了沉重的负担。叶酸是人体必需的营养物质,其参与的一碳代谢涉及嘌呤和嘧啶合成、体内甲基化等重要反应,影响体内多种发育相关基因和通路的调控,对神经管发育过程至关重要。大量的流行病学研究证实补充叶酸可有效预防NTDs的发生,但是叶酸降低NTDs发病率的机制尚不完全清楚。DNA甲基化是目前广泛研究的表观遗传机制,研究表明DNA甲基化异常与NTDs发生关系密切。综述叶酸代谢过程、叶酸代谢关键酶与相关基因、DNA甲基化与NTDs的关系,以阐明叶酸及DNA甲基化在NTDs中的作用,为NTDs的发病机制和NTDs的防治提供新思路。     

高同型半胱氨酸致神经管畸形的研究进展

神经管畸形(NTDs)是新生儿最常见的中枢神经系统缺陷之一,神经管闭合经过神经板形成、神经板塑形、神经板卷褶和神经褶融合四个阶段,此过程涉及遗传和环境两大危险因素。高同型半胱氨酸血症(HHcy)通过氧化应激、Ca²⁺超载、降低S-腺苷甲硫氨酸(SAM)/S-腺苷高半胱氨酸(SAH)比值等使胚胎整体DNA低甲基化,通过组蛋白修饰、基因多态性和甲硫氨酸合酶(MTR)等导致神经管闭合相关基因高表达,并激活相关信号通路(如Wnt/β-catenin信号通路和PI3K/AKT信号通路),破坏细胞增殖和凋亡之间的平衡,影响神经管正常发育,最终导致NTDs的发生。本文介绍HHcy与上述几种机制之间的关联,并进一步阐述HHcy对NTDs发生发展的影响,为临床上诊断和预防NTDs提供更为明确的理论依据。     

Caspase-3、P53在神经上皮及间充质细胞的表达和意义

目的:探讨维甲酸致神经管畸形中细胞凋亡的发生机制。方法:应用维甲酸建立小鼠胚胎NTDs模型,采用核固红-结晶紫和免疫组化染色方法,观察鼠胚神经上皮和周围间充质细胞的凋亡情况及凋亡相关蛋白Caspase-3、P53在神经上皮表达的变化,用图像分析技术对不同胎龄鼠胚的神经上皮及其间充质细胞Caspase-3、P53蛋白的表达进行半定量分析。结果:①对照组鼠胚神经管发育良好,神经管在E9d闭合,细胞凋亡较少。实验组神经管大多未闭合,凋亡细胞较多,伴有凋亡小体。②实验组神经上皮细胞的凋亡率明显高于对照组(P<0.05),细胞凋亡率在E9d、E10d最高;实验组神经管周围间充质细胞的凋亡率在E9d、E10d、E11d最高,明显高于对照组(P<0.05)。③Caspase-3蛋白定位于神经上皮及其间充质细胞的胞膜和胞质,实验组该蛋白的表达在E9d、E10d达最高峰,显著高于对照组(P<0.05),以后又逐渐降低至对照组水平。④P53蛋白定位于胞质和胞膜,实验组P53蛋白在神经上皮及其间充质细胞的表达明显高于对照组(P<0.05),而且该蛋白的表达始终处于高水平,没有明显的峰值。结论:Caspase-3、P53蛋白的过度表达可能促进细胞凋亡,从而诱导NTDs的发生。     

硒对氟致L-02细胞DNA损伤和凋亡的影响

目的探讨硒对氟导致的L-02细胞DNA损伤和凋亡的影响。方法采用80μg/ml氟化钠和/或1.73μg/ml亚硒酸钠对培养的L-02细胞进行染毒,24 h后采用单细胞凝胶电泳技术(SCGE)检测各组L-02细胞DNA损伤情况;用流式细胞术(FCM)检测各组L-02细胞凋亡率。结果氟组L-02细胞DNA损伤率和凋亡率明显高于对照组、硒组和氟硒组(P<0.01);而对照组L-02细胞DNA损伤率和凋亡率与硒组和氟硒组之间无显著性差异(P>0.05)。结论氟可导致L-02细胞DNA损伤,诱导细胞凋亡,适量硒可拮抗氟导致的L-02细胞DNA损伤和细胞凋亡作用。     

维甲酸致神经管畸形中牡蛎拮抗神经细胞凋亡的实验研究

目的 探讨维甲酸(retinoic acid,RA)致神经管畸形(neural tube defects,NTDs)中牡蛎拮抗神经细胞凋亡的分子机制。方法 建立NTDs模型并给予牡蛎拮抗,观察神经细胞的凋亡情况及凋亡相关蛋白Bcl-2、Bax与Caspase-3表达的变化。结果 1)RA组神经管上皮细胞凋亡指数明显高于对照组,牡蛎组凋亡指数明显低于RA组(P＜0.05)。2)RA组神经上皮细胞Bcl-2的表达明显低于对照组,牡蛎组Bcl-2的表达明显高于RA组(P＜0.05)。3)RA组Bax与Caspase-3的表达均明显高于对照组,牡蛎组Bax与Caspase-3的表达明显低于RA组(P＜0.05)。 结论 牡蛎可以拮抗RA引起的神经上皮细胞过度凋亡,其机理可能是通过上调Bcl-2的表达和下调Bax与Caspase-3的表达实现的。     

氟对人胚肝细胞DNA损伤及p53蛋白表达影响

过量氟不仅可引起大鼠肝、脑细胞DNA损伤[1-2],而且可以诱导细胞凋亡[3].为探讨过量氟可导致人胚肝细胞(L-02细胞)DNA损伤及影响p53表达,本研究采用不同浓度的氟化钠对L-02细胞进行体外染毒,观察过量氟对L-02细胞DNA的损伤作用及其对p53表达的影响,并探讨DNA损伤与p53表达之间的关系.     

氟致人肝细胞DNA损伤与细胞凋亡关系的研究

目的 研究氟致人肝细胞DNA损伤与细胞凋亡之间的关系. 方法采用40、80、160μg/ml氟化钠对培养的人肝细胞进行染毒,12 h后用单细胞凝胶电泳技术(SCGE)和流式细胞术(FCM)检测氟化物对人肝细胞DNA损伤和细胞凋亡情况. 结果各氟染毒组人肝细胞DNA损伤程度明显高于对照组,并且随着染氟剂量的增高而增大;中、高剂量氟组人肝细胞凋亡百分率均明显高于对照组.同时,高剂量氟组与低剂量氟组之间细胞DNA损伤程度和凋亡率的差异亦有统计学意义. 结论氟可导致人肝细胞DNA损伤,诱导细胞凋亡,一定浓度范围内的氟所导致的DNA损伤与细胞凋亡之间呈现明显的正相关关系.     

活性氧在4-HPR诱导膀胱癌细胞T24凋亡中的作用

目的研究4-HPR诱导的膀胱癌细胞凋亡，探讨DNA氧化损伤与修复在其中的作用。方法以4-HPR处理T24细胞后，检测其生长抑制情况，用荧光分光光度计检测细胞内活性氧(ROS)含量，用流式细胞仪和琼脂糖凝胶电泳检测细胞凋亡情况，用Western blot法检测DNA修复蛋白XRCC1的表达。结果4-HPR能诱导细胞发生凋亡，2．5、5．0、10．0μmol／L4-HPR引起的凋亡率分别达到1．8％、4．0％和10．5％，在此过程中伴随着细胞内ROS水平升高(最高达到3倍)，并使DNA修复蛋白XRCC1的表达下降，使caspase-3激活。抗氧化物质维生素C能有效地抑制4-HPR引起的ROS升高，并能部分抑制其引起的细胞生长抑制、凋亡及XRCC1蛋白表达的下降。结论ROS的生成并造成DNA损伤可能是4-HPR诱导膀胱癌细胞凋亡的主要机制。     

镉与汞联合作用对人胚肝细胞凋亡和DNA损伤的影响

目的 研究镉与汞单独及联合染毒对人胚肝细胞(L02细胞)凋亡及DNA损伤的作用.方法 以0.01～100μmol/L的氯化镉、氯化汞以及等浓度的氯化镉、氯化汞混合液对L02细胞染毒24 h,采用MTT法测定细胞的存活率,根据Finney法判断镉与汞对L02细胞的联合作用类型;采用单细胞凝胶电泳技术(SCGE)和流式细胞术(FCM)检测L02细胞的DNA损伤和细胞凋亡情况.结果 0.01 μmol/L的氯化镉、氯化汞单独及联合染毒可以刺激细胞的生长,但≥1μmol/L的氯化镉、氯化汞单独及联合染毒可显著抑制细胞的生长;且联合作用表现为相加作用.镉、汞单独及联合作用可致L02细胞的DNA损伤率和细胞凋亡率均显著高于对照组;且随着染毒浓度的升高,L02细胞的DNA损伤率和细胞凋亡率均呈上升趋势.结论 镉汞联合染毒引起的DNA损伤和细胞凋亡可能存在一定的协同效应,这可能是由于镉、汞诱导细胞发生氧化应激所致.     

铅对原代培养海马神经细胞DNA损伤作用

目的 通过检测细胞生长抑制和凋亡相关的DNA损伤蛋白在大鼠原代培养海马细胞中的表达与原代培养海马细胞DNA损伤的相关性,探讨铅的神经毒理作用机制.方法 原代培养的海马神经细胞,于培养7 d全量更换培养液后加入不同浓度醋酸铅0.2、1.0、10 μmol/L,置于37℃、5%CO2培养箱继续培养24 h;蛋白免疫印迹(western blot)方法检测生长抑制DNA损伤诱导因子(GADD 153)表达;彗星实验检测大鼠海马原代培养神经细胞DNA损伤程度.结果 与对照组比较,随着染铅浓度增高,原代培养的海马神经细胞中的DNA的尾距(OTM)和彗尾值增大,0.2、1.0μmol/L染铅组GADD 153蛋白表达较弱,染铅浓度为10 μmol/L时,表达明显增加.结论 细胞DNA损伤与GADD 153蛋白表达呈一定相关性.     

环境雌激素致乳腺癌细胞DNA损伤作用

目的观察环境雌激素辛基酚（0P）和三羟异黄酮（GEN）对乳腺癌细胞株（MDA-MB-231）增殖和DNA损伤的影响。方法以2，8和32μmol／LOP或GEN与乳腺癌细胞共培养24，48或72h，用四甲基偶氮噻唑蓝（MTT）试验和单细胞凝胶电泳观察环境雌激素影响细胞增殖和DNA损伤程度。结果OP能明显抑制细胞增殖，DNA损伤明显增加，并呈剂量-效应和时间-效应关系。2，8μmol／LGEN促进细胞的增殖，DNA损伤无明显改变，32μmol／L却明显抑制细胞的增殖，彗星拖尾长度明显增长，但增长效应不及OP。结论OP和高浓度GEN通过损伤MDA-MB-231细胞DNA导致细胞增殖受到抑制，但GEN损伤效应不及OP。     

氟致人胎肝细胞DNA损伤及其对细胞凋亡和p53蛋白表达的影响

目的　研究氟对L 0 2细胞DNA的损伤作用及其对细胞凋亡和p5 3表达的影响 ,并探讨p5 3表达与细胞凋亡之间的关系。方法　体外培养的L 0 2细胞分别接触 0、4 0、80、1 6 0 μg ml氟化钠 (对照组、A、B、C组 ) 2 4h后 ,检测L 0 2细胞DNA损伤率、细胞凋亡百分率和p5 3蛋白表达水平。结果　染氟各组细胞DNA损伤率均明显高于对照组 (P <0 0 5 )。与对照组相比 ,B组和C组细胞凋亡百分率明显升高 (P <0 0 5 )。B组和C组细胞p5 3蛋白表达量均显著高于对照组 (P <0 0 1 )。结论　氟可导致L 0 2细胞DNA损伤率上升 ,诱导细胞凋亡和p5 3表达 ,并且随着氟浓度的升高 ,细胞凋亡率和p5 3蛋白的表达量均随之升高     

铅对妊娠期及新生期大鼠神经细胞DNA的损伤

目的研究妊娠期及新生期母体铅暴露对新生仔鼠神经细胞DNA损伤作用,以进一步揭示铅的神经毒性作用机制。方法SD孕鼠随机分为6组,妊娠第1d至新生仔鼠出生后第28d进行醋酸铅[Pb(CH3COOH)2]0,50,80,120,200mg/(kg·bw)连续经口灌胃染毒。取出生8d的新生仔鼠的海马和皮层细胞,进行单细胞分离后,采用单细胞凝胶电泳(彗星试验)检测细胞,观察DNA迁移长度及拖尾细胞百分率。结果各剂量醋酸铅均可引起神经细胞DNA的单链断裂,出现彗星拖尾,其拖尾细胞百分率DNA迁移长度均随醋酸铅剂量的增加而增长,各剂量与阴性对照的结果比较均差异有统计学意义(P<0.05)。结论醋酸铅可引起神经细胞DNA损伤,并与剂量呈正相关;单细胞凝胶电泳是检测神经细胞遗传毒性及细胞凋亡的有效方法。     

手机模拟电磁信号对人眼晶状体上皮细胞DNA损伤及修复的影响

目的 检测手机微波辐照2 h后人眼晶状体上皮细胞（human lens epithelial cells,LECs）的DNA损伤及其修复情况.方法 LECs分为辐照组和假辐照组,置于sXc-1800细胞辐照（发射217 Hz脉冲调制的1.8 GHz微波）系统内连续波辐照2 h,辐照强度比吸收率（specific absorption rate,SAR）分别为0、1、2、3、4W/kg,辐照后0、30、60、120、240min分别进行彗星试验检测尾长和尾相,以判定细胞DNA的损伤及其修复情况.结果 1和2 W/kg辐照诱导的DNA损伤与假辐照组相比,在各个检测时段的差异均无统计学意义（P＞0.05）;辐照后即刻进行的检测发现,3和4W/kg组DNA损伤与假辐照组相比,差异有统计学意义（P＜0.01）,3 W/kg组的差异在修复30 min后仍然存在,修复60min后消失,而4 W/kg组的差异在各检测时段持续存在.结论 SAR≤3 W/kg的1.8 GHz手机微波辐照2 h对体外培养的人眼晶状体上皮细胞不产生或产生可修复DNA损伤,4 W/kg的辐照剂量可导致细胞DNA不可逆性损伤.     

二氧化硅对成纤维细胞和肺上皮细胞的DNA损伤作用

目的研究小剂量二氧化硅(SiO2)粉尘对中国仓鼠肺成纤维细胞(CHL)和貂肺上皮细胞(CCL-64)的DNA损伤作用.方法采用彗星试验,按SiO2粉尘不同的作用浓度(终浓度0、7.5、15、30、60、120 mg/L)和时间分组(1 h、2 h)来观察DNA损伤.以彗星尾长(彗头末端到彗尾末端的长度)作为DNA损伤程度的评价指标.结果与对照组相比,SiO2明显增加了CHL及CCL-64细胞的DNA迁移距离(P＜0.01),在7.5～120 mg/L的剂量范围内,彗星尾长随作用剂量的增加而增加;一般2 h组比1 h组引起更严重的DNA损伤.结论小剂量SiO2粉尘确有遗传毒性,体外试验可致CHL细胞和CCL-64细胞DNA链断裂.由彗星试验的系列浓度SiO2引起两种细胞DNA链断裂的效应相似.     

BRCA1基因在细胞增殖、凋亡和DNA损伤修复中的作用

人乳腺癌易感基因BRCA1是一种抑癌基因 ,在正常乳腺上皮细胞核内起重要的转录调控作用。BRCA1能从多个水平、多层次上通过多条信号转导途径抑制细胞增殖、细胞生长 ,阻滞细胞周期于G2 M期 ,诱导细胞凋亡 ,促进细胞终末分化 ,是一个重要的细胞周期负调控子。BRCA1也是DNA损伤修复结合蛋白 ,能通过多条信号转导途径激活DNA损伤修复的调控点 ,参与DNA损伤修复 ,维持基因组的完整。其突变和低表达是诱发乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌的主要原因之一。     

镉对小鼠睾丸细胞DNA损伤及锌保护作用研究

目的 建立亚慢性镉中毒动物模型并研究镉对雄性小鼠睾丸细胞DNA损伤，及锌对亚慢性镉中毒的保护作用。方法 以不同剂量的氯化镉(0．4，0．8，1．6mg／kg)每天在ICR小鼠背部行皮下注射，连续7周。锌保护组在皮下注射1．6mg／kg体重氯化镉溶液的同时给予350μg／ml硫酸锌水溶液喂饲7周。动物处死后，取一侧睾丸做单细胞凝胶电泳实验以观察睾丸细胞DNA损伤水平，另一侧睾丸作病理切片镜下观察其组织形态变化。结果 各组血、肝镉浓度随染毒剂量增加而增加，呈现明显相关关系。病理损伤随剂量的增加而明显加重。睾丸细胞DNA损伤水平和损伤程度与染毒剂量呈现剂量—反应关系。高剂量染毒组部分睾丸细胞彗星图像呈凋亡改变。结论 亚慢性镉染毒可造成雄性小鼠睾丸组织的病理损伤，也可以引起睾丸细胞DNA损伤，且呈剂量—反应关系。锌对镉的亚慢性毒作用具有一定的保护作用，但锌似无驱镉作用，也不能降低镉中毒引起的睾丸细胞DNA损伤。     

硒对镉诱导的在体大鼠肝细胞DNA损伤、细胞凋亡和细胞增殖的影响

目的　研究亚硒酸钠对氯化镉诱导的大鼠肝细胞DNA损伤、细胞凋亡、细胞增殖周期变化以及DNA相对含量的影响。方法　选用雄性SD大鼠 ,每组 5只 ,用 5 μmol/kg亚硒酸钠分别与5、10和 2 0 μmol/kg的氯化镉联合作用 ,腹腔注射染毒。用单细胞凝胶电泳研究DNA损伤 ,用末端标记法 (TUNEL)和流式细胞术检测大鼠肝细胞凋亡 ,用流式细胞术研究细胞增殖周期和DNA相对含量。结果　 5 μmol/kg的亚硒酸钠对 5、10和 2 0 μmol/kg的氯化镉引起的DNA损伤和细胞凋亡显示出良好的拮抗作用 ,也可使DNA损伤率和细胞凋亡率显著下降。 5 μmol/kg的亚硒酸钠明显抑制5 μmol/kg氯化镉引起的G0 /G1期细胞减少 ,并使 10 μmol/kg和 2 0 μmol/kg氯化镉引起减少的G2 /M期细胞显著增多。 5 μmol/kg的亚硒酸钠还对 10 μmol/kg和 2 0 μmol/kg氯化镉引起的DNA相对含量的下降表现出拮抗作用。结论　一定剂量的亚硒酸钠对一定剂量的氯化镉诱导的DNA损伤、细胞凋亡、细胞增殖周期变化和DNA相对含量下降具有一定的拮抗作用