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煤焦沥青(Coal tar pitch,CTP)是煤炭炼焦过程中所产生的副产品,主要用于涂料、塑料、橡胶及炼钢等工业中。大量流行病学资料表明,煤焦沥青接触者肺癌发病率明显高于正常人群,它所引起的肺癌已经归为职业肿瘤。煤焦沥青烟的主要成份多环芳烃,是一种公认的致癌物。一般情况下,致癌物在生物体内的转化依靠肝脏Ⅰ相和Ⅱ相代谢酶来完成,经Ⅰ相代谢酶(如细胞色素P450)催化后形成亲电子活性致癌物,与DNA及蛋白质结合形成加合物,引起癌基因和抑癌基因改变;而经Ⅱ相代谢酶,如谷胱甘肽-S-转移酶(glutathioneS-transferase,GST)的生物转化作用,使终致癌物亲水性增强,促进其体外排泄。这些Ⅱ相代谢酶的协同诱导反应通过靶基因调控区称为抗氧化反应元件(ARE)或亲核反应元件(EpRE)的顺式作用元件调控。Nrf2-Keap1/ARE信号通路的激活可以诱导一系列内源性抗氧化酶和抗氧化蛋白的表达,在肿瘤的发生发展过程中发挥“双刃剑”功能,在正常状态或亚毒性剂量的刺激下,Nrf2-Keap1/ARE通路调节Ⅱ相代谢酶表达,使细胞免受氧化损伤;但在肿瘤细胞中,Ⅱ相代谢酶表达作用不受抑制,增加了肿瘤细胞对氧化应激的耐受和增殖能力,从而对化疗药物产生耐药性。因此Nrf2-Keap1/ARE通路成为氧化应激、癌症预防等领域的研究热点。Nrf2-Keap1系统在细胞抵御外源性或内源性氧化应激的机制中占有重要地位。Nrf2缺失和激活障碍与化合物致癌、药物性肝损伤、炎症修复延迟、细胞凋亡等病变过程相关。目前认同的Nrf2激活机制包括Nrf2与Keap1的解耦连、蛋白酶对Nrf2的降解减弱、Nrf2磷酸化等。随着对Nrf2-Keap1在细胞应激保护、损伤修复等诸多方面认识的深入及作用机制的了解,Nrf2-Keap1将为抗肿瘤、抗炎症治疗提供新的思路。在哺乳动物中,Nrf2-Keap1/ARE通路是细胞抗氧化反应的中枢调节者。Nrf2通过与ARE相互作用调节抗氧化蛋白和代谢酶的表达,因此该通路是癌症化学预防的研究热点。研究用不同浓度的煤焦沥青烟提取物染毒人支气管上皮细胞(BEAS-2B),从mRNA水平上分析其对BEAS-2B细胞表达Nrf2、Keap1和NQO1的影响,Western blotting验证其对Nrf2蛋白的影响。探讨Nrf2-Keap1/ARE通路在煤焦沥青烟提取物致细胞氧化损伤中的作用,为进一步研究煤焦沥青致癌及预防提供理论依据。方法:1.煤焦沥青烟提取物的制备和对细胞增殖的影响。400℃加热煤焦沥青,粉尘采样器收集产生烟气,乙酸乙酯溶解纤维素膜上的煤焦沥青烟颗粒,挥发浓缩后,用二甲基亚砜溶解,气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术分析其成分。用其染毒BEAS-2B细胞,分析对该细胞增殖的影响。2.煤焦沥青烟提取物对Nrf2、Keap1和NQO1基因转录的影响。以煤焦沥青烟提取物0.00、1.25、2.50、5.00、10.00μg/ml染毒BEAS-2B细胞24h,提取总RNA,进行逆转录聚合酶链反应(RT-PCR),以GADPH为内参照,检测Nrf2、Keap1、NQO1 mRNA的表达水平。3.煤焦沥青烟提取物对Nrf2蛋白表达的影响。以0.00、1.25、2.50、5.00、10.00μg/ml染毒浓度干预BEAS-2B细胞24h,提取总蛋白,Western blotting检测蛋白表达情况,以β-acting为内参照,半定量测定Nrf2蛋白的表达。4.统计分析。运用SPSS12.0统计软件,Kolmogorov-Smirnov正态性检验、Levene方差齐性检验、单因素方差分析对数据进行统计分析(检验水准α=0.05)。结果:1.煤焦沥青烟提取物经GC-MS分析,主要成分为稠环芳烃类,用该提取物染毒BEAS-2B细胞24h,MTT检测细胞活性,结果显示染毒浓度为1.25μg/ml时,刺激细胞的增殖,差异有统计学意义(P＜0.05),2.50μg/ml～10.Oμg/ml之间,抑制细胞的增殖,差异有统计学意义(P＜0.05)。2.煤焦沥青烟提取物以0.00、1.25、2.50、5.00、10.00μg/ml染毒BEAS-2B细胞24h,①染毒组Nrf2 mRNA及蛋白相对表达量低于对照组,差别有统计学意义(P＜0.05),②实验组Keap1 mRNA表达量比对照组高,差别有统计学意义(P＜0.05)。③NQO1 mRNA相对表达量方差分析结果显示5.00、10.00μg/ml NQO1基因相对表达量比对照高,差别有统计学意义(P＜0.05),随着染毒浓度的增加,NQO1基因的表达有增加的趋势。结论:1.不同剂量的煤焦沥青烟提取物对BEAS-2B细胞的增殖产生截然不同的结果,低浓度时(1.25μg/ml)可刺激细胞的增殖,高浓度时(2.5、5.0、10.00μg/ml)可显著地抑制细胞的增殖,随剂量增加抑制作用增强;2.随着煤焦沥青烟提取物染毒浓度的增加,Nrf2 mRNA和蛋白表达呈递增趋势,Keap1基因mRNA表达量逐渐降低,NQO1基因表达量随着染毒浓度的增加而增加,提示BEAS-2B细胞可能通过Nrf2-Keap1通路调节下游NQO1基因的表达,从而降低煤焦沥青烟提取物所造成的氧化损伤。3.煤焦沥青烟提取物对BEAS-2B细胞的氧化损伤可能是通过改变Nrf2基因的功能而实现。