中国科学院团队首次提出二恶英与神母细胞瘤细胞的潜在分子作用机制

撰文 | 袁红玲 责编 | 周叶斌

二恶英，化学名：2,3,7,8-四氯二苯并对二恶英（TCDD），是一种对环境具有持久性污染力的化学物质，在全球环境中均可发现。二恶英聚积在食物链中，主要存在于动物脂肪组织内，作为一类剧毒物质，可导致生殖和发育问题，损害免疫系统，干扰激素，还可以导致癌症。世卫组织国际癌症研究所也因此将TCDD归为“一类致癌物”。芳烃受体 (AhR) 是转录因子家族的成员，可做为二恶英受体与二恶英及二恶英类化合物结合形成复合物，作用于二恶英反应元件的启动子区域从而调控特定基因的表达。AhR及AhR依赖的信号途径介导许多环境化合物毒性作用，也与一些疾病及肿瘤的发病机制相关。

神经母细胞瘤是婴儿期和儿童早期最常见的恶性肿瘤之一，既往研究发现神经母细胞瘤（0-14 岁）的发生与其母亲孕期接触二恶英相关。然而，目前还缺乏直接证据表明二恶英暴露与神经母细胞瘤发生之间存在生物学或毒理学联系。

2022年8月10日，由中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室赵斌和谢群慧团队发表于Environment International题为Systematic identification of molecular mechanisms for aryl hydrocarbon receptor mediated neuroblastoma cell migration的文章，通过系统分析研究TCDD处理的人神经母细胞瘤SK-N-SH细胞的mRNA和microRNA (miR)的表达谱，揭示了二恶英通过芳烃受体诱导人神经母细胞瘤细胞定向迁移的潜在分子机制。

肿瘤细胞迁移受芳烃受体 (AhR) 的影响。然而，AhR介导的神经母细胞瘤细胞迁移的分子机制尚不完全清楚。团队既往研究发现，TCDD，一种潜在的AhR激动剂，处理人神经母细胞瘤细胞后，自主运动性显著降低；然而，低浓度TCDD处理后，促进细胞迁移的CDC42基因表达显著增加。因此，不同浓度的TCDD对神经母细胞瘤细胞的自发或定向运动的作用，可能导致不一致甚至相反的结果。同时团队前期microRNA (miR)表达研究也发现，AhR和上调的miR-608共同调节CDC42的表达。

为了更好的了解AhR介导的神经母细胞瘤细胞迁移的分子机制，作者使用低浓度TCDD 处理人神经母细胞瘤SK-N-SH细胞，通过细胞划痕动力测试和Transwell迁移实验，同时分析TCDD作用后的细胞mRNA 和microRNA (miR)的表达谱，结合生物信息学综合分析结果，系统揭示了AhR介导的神经母细胞瘤细胞迁移的可能分子机制。

基于系统分析TCDD处理人神经母细胞瘤细胞后，综合mRNA-miR芯片结果提示，TCDD结合AhR，在转录和转录后水平，通过轴突导向通路诱导细胞定向迁移

首先，作者通过10-10M TCDD处理人神经母细胞瘤SK-N-SH细胞后，通过细胞划痕动力测试和Transwell迁移测试，结果发现：TCDD可诱导细胞定向迁移，且随处理时间和浓度梯度递增，这一效应可被 AhR 拮抗剂 (CH223191) 阻断。

细胞划痕动力测试和 Transwell 迁移测试结果

其次，用10-10M TCDD处理人神经母细胞瘤细胞后，通过分析基因芯片mRNA-miR差异表达谱发现，处理细胞24小时后，与对照相比，共有 4,377 个差异表达基因。生物信息学GO-KEGG分析提示上调基因显著富集在细胞迁移相关生物学途径中中。

轴突导向通路共有78个差异表达的miRs，有25个miRs的靶基因属于34个上调基因。RT-PCR实验验证大多数差异表达轴突导向通路基因和芯片结果一致。另外，这一通路的大所数基因(79%) 和miRs (82 %)的启动子区域，都有推定的二恶英反应元件。此外，由TCDD诱导的两个主要迁移基因（CFL2和NRP1）的功能也能被AhR的阻断剂所逆转。

芯片结果显示差异表达基因及GO-KEGG分析

据此，作者提示TCDD诱导人神经母细胞瘤细胞定向迁移的潜在分子机制，是由AhR介导的mRNA-miR网络调控 ，通过轴突导向通路实现的。

轴突导向通路的差异表达基因及其靶miR

本研究通过实验验证了低浓度TCDD可以促进人神经母细胞瘤细胞迁移的假设，同时也为环境暴露于TCDD对神经系统健康的影响提供了另一种解释说明。

AhR是一种配体激活的转录因子，可介导多种迁移基因对TCDD的反应，这些迁移基因参与不同的信号通路，最终实现细胞迁移，研究结果也证实了这一点。

本研究除了发现TCDD能够通过AhR介导的mRNA和miR差异表达，诱导SK-N-SH细胞迁移。此外，TCDD还可能引起一些与细胞迁移相关的亚细胞结构变化。因此，在未来的研究中仍需要进一步实验验证TCDD对亚细胞结构（例如，一些细胞骨架因子的原位表达）的影响。

综上，作者及其团队首次提出TCDD作用于神经母细胞瘤细胞的可能分子机制：低浓度的TCDD作用于AhR，以时间和浓度依赖性方式诱导细胞的定向迁移，通过mRNA与miR网络调控特定基因表达，通过轴突导向通路实现细胞迁移的。此研究为系统和全面了解TCDD对人神经母细胞瘤细胞的作用机制提供了有益的见解。

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