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目的:采用鸡胚染毒实验模型和慢病毒卵内沉默技术从动物水平及细胞水平上探讨鸡胚暴露于不同剂量的全氟辛酸(PFOA)后对鸡胚心脏发育的毒性作用及其分子机制,同时探讨左卡尼丁(levocarnitine)对PFOA诱导的心脏发育毒性是否具有治疗作用,揭示PFOA暴露对心脏发育的毒性机制,并为应用左卡尼丁保护心脏发育提供一定的理论依据。方法:对于动物水平的研究,我们将受精鸡蛋根据鸡蛋重量平均分为8组,分别为对照组(葵花籽油)、2 mg/kg(蛋重)PFOA组、2 mg/kg(蛋重)PFOA+100 mg/kg(蛋重)左卡尼丁组、对照病毒组、BMP2慢病毒沉默组、2 mg/kg(蛋重)PFOA+BMP2慢病毒沉默组、2 mg/kg(蛋重)PFOA+10μg/kg(蛋重)BMP2重组蛋白组、BMP2慢病毒沉默+100 mg/kg(蛋重)左卡尼丁组。在鸡蛋孵化前,对鸡蛋表面进行消毒、气室注射染毒和左卡尼丁注射,随后放入孵箱中进行孵化。在孵化第2天,对慢病毒沉默组进行BMP2慢病毒转染和对照病毒转染,对PFOA+BMP2重组蛋白组进行BMP2重组蛋白注射。在鸡胚发育的第15天,将胚胎从壳中取出,处死并解剖心脏,进行实时定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)和蛋白质免疫印迹(Western blotting)实验,对心脏石蜡切片进行免疫组化鉴定,确认BMP2慢病毒的沉默效果。在鸡胚孵化后,对孵化幼鸡心率进行测定;采用HE染色观察孵化幼鸡心脏的病理变化,并测量右心壁厚度;采用Western blotting检测孵化幼鸡心脏组织PPARα(过氧化物酶体增殖物激活受体)、BMP2(骨形态发生蛋白2)和BMP2下游靶点pSMAD1蛋白的表达。对于细胞水平的研究,我们将受精鸡蛋分为PFOA预处理组、PFOA直接暴露组、PFOA预处理+PPARα慢病毒沉默组、PFOA直接暴露+PPARα慢病毒沉默组。在鸡蛋孵化前,对鸡蛋表面进行消毒,对预处理组鸡蛋采用气室注射染毒和左卡尼丁给药,随后放入孵箱中进行孵化。在孵化第2天,对慢病毒沉默组鸡蛋进行PPARα慢病毒转染,放至孵化箱孵化到第10天,将鸡胚从壳中取出,提取鸡胚心肌细胞。直接暴露组则在细胞培养24小时后,暴露于含有PFOA/左卡尼丁的心肌细胞培养基中。细胞继续培养24/48小时后,通过cck-8实验测定细胞毒性;用钙离子荧光探针测定细胞内钙离子浓度变化;采用HE染色对原代心肌细胞形态学进行评价;提取心肌细胞蛋白通过Western blotting检测心肌细胞中Wnt5a和Frizzled2蛋白表达水平的变化。结果:(1)动物实验的结果显示,PFOA暴露可显著提高幼鸡的心率同时减薄幼鸡右心室壁的厚度,而左卡尼丁治疗后则减轻了这种改变。在孵化幼鸡心脏中,BMP2沉默引起的变化与PFOA暴露非常相似。Western blotting结果显示,PFOA暴露增加鸡胚心脏BMP2的表达,抑制pSMAD1的表达,而给予左卡尼丁治疗后可逆转这两种变化;BMP2靶点沉默后,与空白对照组和对照病毒组相比较,BMP2沉默显著增强了PPARα蛋白的表达水平。(2)细胞水平的结果显示,PFOA预处理和直接暴露均降低原代心肌细胞存活率,改变细胞形态,增加细胞内Ca2+浓度。而左卡尼丁治疗后有效地消除了这种改变。Western blotting结果显示,PFOA预处理后增加了Wnt5a和Frizzled2的蛋白表达,而直接暴露于PFOA则增加了Frizzled2的表达,但降低了Wnt5a的表达。PPARα慢病毒沉默后,在预处理组和直接暴露组,Wnt5a和Frizzled2的蛋白表达均无统计学差异。结论:(1)PFOA诱导的鸡胚心脏的发育毒性与BMP2/pSMAD1信号通路的改变有关,左卡尼丁可以部分治疗PFOA诱导的发育毒性。同时,BMP2/pSMAD1信号通路可能位于PPARα靶点的上游。(2)PFOA预处理和直接暴露均可引起鸡胚原代心肌细胞存活率下降、细胞内Ca2+浓度升高和细胞形态改变,而这些改变与Wnt5a/Frizzled2这一信号通路密切相关。左卡尼丁对于PFOA诱导的心肌细胞毒性具有治疗作用,可能与其缓解PFOA诱导的心肌细胞钙超载,保护Wnt5a/Frizzled2信号通路有关。