摘要
目的：砷是一种环境内分泌干扰物，可以诱发类雌激素效应，其对甲状腺内分泌系统（下丘脑-垂体-甲状腺）的毒性作用机制尚不明确。基于肿瘤基因组图谱（the cancer genome atlas ， TCGA ）数据库，分析甲状腺内分泌系统常见疾病甲状腺癌Transcriptome profiling样本的基因表达差异，筛选出目标基因。通过大鼠砷中毒模型实验研究，验证并探究砷及其类雌激素效应通过扰乱目标基因信号通路对甲状腺内分泌系统中的首要靶器官下丘脑的影响。为甲状腺疾病的病因预防和早期干预提供科学依据并奠定基础。 方法：TCGA数据库筛选目标基因：下载TCGA数据库中全部568例甲状腺癌样本，通过R软件分析Transcriptome profiling组中差异表达的基因，进一步筛选出与雌激素基因组途径、雌激素非基因组途径及甲状腺功能有关的差异表达基因。基于TCGA数据库中筛选出与课题研究相关的表达差异基因，开展动物实验研究： 70 只 Wister 大鼠随机分组为正常对照组（无菌水）；低、中、高剂量砷染毒组（0.8、4.0、20.0 mg·kg?1 亚砷酸钠（NaAsO2）；雌激素受体抑制剂（ICI182780）干预低、中、高剂量砷染毒组；每组 10 只，雌雄各半。适应性喂养1周，染毒组大鼠给予 19 周 NaAsO2 饮水染毒，干预组于第 9 周经尾静脉注射 0.5 mg·kg?1 ICI182780，每周 3 次。通过酶联免疫吸附试验（ELISA）检测大鼠血清中的雌二醇（E2）、促甲状腺激素释放激素（TRH）水平；实时荧光定量 PCR（RT-PCR）法检测大鼠下丘脑组织中基因组途径指标（ERα、ERβ）、非基因组途径（p38MAPK、KRAS）和甲状腺功能相关指标（TRHR） mRNA 相对表达量；蛋白免疫印迹法（Western blotting）检测大鼠下丘脑组织中ERα、p38MAPK、pERK和甲状腺受体α（TRα）蛋白表达水平。 结果：利用TCGA数据库甲状腺癌相关资料，使用R软件筛选出与雌激素基因组途径、雌激素非基因组途径及甲状腺功能有关的差异基因ESR1、p38MAPK等。通过动物实验验证发现：（1） E2及其受体mRNA：与对照组相比，雌性大鼠血清E2水平在低、中剂量砷染毒组上升（Plt;0.05），雄性大鼠血清E2水平在低、中、高剂量砷染毒组上升（Plt;0.05）；在下丘脑组织中，与对照组相比，雌性大鼠 ERα、ERβ mRNA 相对表达量在低、中、高剂量砷染毒组上升 （ Plt;0.05 ） ，雄性大鼠 ERα mRNA 相对表达量在低、中、高剂量砷染毒组上升（Plt;0.05）。（2）p38MAPK/ERK1/2及KRAS：与对照组相比，雌性低、中、高剂量砷染毒组和雄性高剂量砷染毒组KRAS mRNA表达降低（Plt;0.05），雌雄低、中、高剂量砷染毒组 p38 蛋白表达升高（Plt;0.05）；高剂量砷染毒组中，雌性 p38 蛋白变化水平高于雄性（Plt;0.05）；雌性和雄性低、中、高剂量砷染毒组分别给予雌激素受体抑制剂（ ICI182780 ）干预后，砷促进 p38 蛋白表达的作用显著被减弱（Plt;0.001）。与对照组比较，雌雄低、中、高剂量砷染毒组pERK1/2蛋白表达升高（Plt;0.05）；低剂量砷染毒组中，雌性p38蛋白变化水平高于雄性（Plt;0.05）；仅在雌性中，低、中、高剂量砷染毒组分别给予雌激素受体抑制剂（ICI182780）干预后，砷促进 pERK1/2 蛋白表达的作用被减弱（Plt;0.05）。（3）TRH、TRHR mRNA 和TRα蛋白：与对照组相比，雌性大鼠血清TRH水平在高剂量砷染毒组上升（Plt;0.05），雌性大鼠 TRHR mRNA 和 TRα 蛋白表达水平在低、中、高剂量砷染毒组上升（Plt;0.05）。（4）与雌性大鼠中高剂量砷染毒组相比，增加ICI182780干预后，抑制了砷暴露诱导TRH、TRHR和TRα的表达(P＜0.05)，提示砷可能通过下丘脑介导TRH、TRHR和TRα诱发类雌激素效应，诱导甲状腺毒性作用。 结论：砷暴露可以在下丘脑通过干扰E2及其受体，诱发砷类雌激素效应，进而诱导p38MAPK/ERK1/2信号通路异常活化，扰乱TRH、TRHR和TRα等甲状腺功能，发挥砷的甲状腺毒性作用。
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