鲟鱼上皮细胞培养模型揭示2,3,7,8-四氯二苯并二噁英(TCDD)通过多态性芳烃受体(AHR)通路介导皮肤毒性的敏感机制

本研究针对全球鲟鱼种群因环境污染濒危的现状，建立了白鲟(Acipenser transmontanus)和绿鲟(A. medirostris)上皮细胞培养模型。研究人员发现这些细胞高表达TGM1样转谷氨酰胺酶、角蛋白及芳烃受体(AHR)，对环境相关浓度的TCDD表现出显著生长抑制。通过PacBio RNA测序鉴定出3对AHR基因，其中AHR1/AHR2具有高亲和力TCDD结合域，而Rho激酶抑制剂Y27632可意外阻断TCDD毒性。该模型为研究水生污染物作用机制提供了新工具，发表于《Scientific Reports》。

全球鲟鱼种群正面临前所未有的生存危机，这些被称为"活化石"的古老生物在过去的2亿年间形态几乎未变，却在近几十年因栖息地丧失和环境污染而急剧减少。尤其令人担忧的是，作为水体污染的"哨兵物种"，鲟鱼对二噁英类物质的敏感性远超其他鱼类。在旧金山湾等污染严重的水域，鲟鱼种群持续暴露于危险水平的氯化芳香烃和氟化烃中，这些物质通过激活芳烃受体(AHR)通路引发发育毒性和组织损伤。然而，由于活体实验的伦理限制和种质资源保护需求，建立可靠的体外模型成为研究鲟鱼毒理机制的迫切需求。

美国加州大学戴维斯分校环境毒理学系的Sumi Nechat等研究人员在《Scientific Reports》发表的研究，成功建立了白鲟和绿鲟上皮细胞培养模型。这项研究不仅揭示了鲟鱼皮肤组织对环境污染物的独特响应机制，更意外发现了Rho激酶抑制剂对二噁英毒性的阻断作用。研究人员从鲟鱼口腔黏膜、罗伦氏壶腹等7个解剖部位分离上皮细胞，通过PacBio全长转录组测序、免疫组化、细胞毒性测试等关键技术，系统研究了TCDD对鲟鱼上皮的作用机制。

【材料与方法】
研究采用激光显微切割获取特定组织区域，建立原代培养体系并优化培养条件；通过PacBio Iso-Seq三代测序获得全长转录本，比对至小体鲟(Acipenser ruthenus)参考基因组；运用qPCR定量关键基因表达；采用EROD活性检测评估CYP1A诱导；通过蛋白质分级和免疫印迹分析角蛋白表达特征。

【结果】
组织学特征显示鲟鱼皮肤由非角化的复层鳞状上皮构成，具有明显的棘层但缺乏颗粒层和角质层。免疫组化证实所有上皮区域均表达角蛋白，PAS染色显示不同解剖部位黏液细胞分布存在差异。

细胞培养实验表明，源自口腔、罗伦氏壶腹等部位的上皮细胞表达高水平角蛋白和TGM1样转谷氨酰胺酶，30-50%的细胞蛋白为不溶于Triton X-100的角蛋白组分。

毒性测试发现，环境相关浓度(0.01-0.1 nM)的TCDD即可显著抑制细胞生长并诱导EROD活性，其效力比人角质形成细胞高10倍。令人意外的是，Rho激酶抑制剂Y27632不仅能促进细胞增殖，还可完全阻断TCDD的毒性作用。

转录组分析鉴定出5种AHR亚型，包括3对密切相关的基因(AHR1a/b、AHR2a/b和新型AHR4)。同源建模显示AHR1/AHR2具有保守的TCDD高亲和力结合域，而AHR4在关键位点存在差异，可能影响配体结合。

这项研究建立的鲟鱼上皮细胞模型为理解古老脊椎动物对环境毒物的响应机制提供了独特窗口。研究发现的多态性AHR系统揭示了鲟鱼对环境污染物异常敏感的分子基础，而Y27632对TCDD毒性的意外拮抗作用为开发保护措施提供了新思路。该模型不仅可用于水生生态系统污染监测，其揭示的进化保守性机制也为理解陆生脊椎动物皮肤屏障功能的起源提供了重要线索。未来研究可进一步探索不同AHR亚型的功能差异，以及Rho激酶通路在AHR信号转导中的调控作用。