发育期砷暴露通过抑制miR-144-3p激活Nrf2通路的机制研究

【编辑推荐】本研究针对发育期砷暴露导致肝脏疾病风险升高的现象，揭示了砷通过抑制miR-144-3p而非DNA甲基化途径激活核因子E2相关因子2（Nrf2）的分子机制。研究人员发现0.5 ppm砷暴露使小鼠肝脏miR-144-3p表达降低60%，并通过转染抑制剂实验证实其对Nrf2及其下游基因Gsr、Gclc、Gclm的调控作用，为砷毒性表观遗传机制提供了新靶点。

　　

砷作为一类致癌物，其发育期暴露与后代肝脏疾病风险的相关性日益受到关注。既往研究表明，长期低剂量砷暴露会引发核因子E2相关因子2（Nrf2）异常激活，导致还原性应激（reductive stress），但具体机制尚未阐明。中国医科大学的研究团队在《Toxicology》发表的研究，首次揭示了miR-144-3p介导的Nrf2表观调控机制。

研究采用C57BL/6J野生型和Nrf2敲除小鼠模型，通过0.5 ppm砷水暴露模拟发育期暴露场景。关键技术包括：1）血液GSH/GSSG比值检测评估氧化还原状态；2）亚硫酸氢盐测序分析Nrf2启动子甲基化；3）qPCR检测miRNA/mRNA表达谱；4）原代肝细胞miR-144-3p抑制剂转染实验。

【发育期砷暴露改变Nrf2依赖性氧化还原平衡】
研究发现0.5 ppm砷暴露使断乳幼鼠肝脏Nrf2活性升高1.5倍，血液GSH/GSSG比值增加4.4倍，且该效应在Nrf2敲除鼠中消失。提示砷通过Nrf2通路扰乱氧化还原稳态。

【DNA甲基化未显著改变】
全基因组和Nrf2启动子区域甲基化分析显示，发育期砷暴露未引起显著甲基化改变，排除了DNA甲基化介导Nrf2激活的可能性。

【miRNA表达谱特异性变化】
砷暴露导致肝脏miR-144-3p和miR-27a-3p分别降至对照组的40%和70%，而miR-101a-3p和miR-155-5p分别升高至2.2倍和1.8倍。其中miR-144-3p与Nrf2表达呈显著负相关。

【miR-144-3p抑制直接激活Nrf2】
原代肝细胞实验证实，抑制miR-144-3p可使Nrf2 mRNA升高2.2倍，其靶基因Gsr、Gclc、Gclm分别上调1.8、1.5和2.0倍，完美复现了砷暴露效应。

该研究首次阐明发育期砷暴露通过特异性抑制miR-144-3p而非DNA甲基化途径激活Nrf2的机制。这一发现不仅解释了砷诱导还原性应激的表观遗传基础，还为预防砷相关肝病提供了新的干预靶点。值得注意的是，研究中采用的0.5 ppm砷浓度接近环境相关水平，增强了结论的公共卫生意义。作者团队提出，miR-144-3p可能通过调控Keap1-Nrf2-ARE（抗氧化反应元件）信号轴影响氧化应激应答，这一假说为后续研究指明了方向。