重金属镉(Cadmium, Cd)是一种重要的工业和环境污染因素,在空气、土壤和水中广泛存在,被美国毒理管理委员会(ATSDR)列为第六位危及人体健康的有毒物质。Cd具有内分泌干扰作用,可以干扰生物体激素的合成、释放、转运、与受体结合、代谢等途径,从而影响内分泌系统功能,破坏机体内环境的协调和稳定。有资料显示,Cd可诱导睾丸、附睾和精囊腺等组织器官发生结构和功能上的退行性变化,引起生精障碍,甚至不育。流行病学数据表明,Cd能够增加个体罹患前列腺癌(Prostate Cancer, PCa)的风险。前列腺等生殖相关组织器官都是内分泌依赖的器官,其生长、分化受到雄激素水平的调节,而雄激素发挥作用依赖于其受体AR (Androgen receptor)。AR是一个转录因子,具有转录激活活性,可激活下游基因的转录,同时AR信号通路在前列腺的生长发育、疾病发生中发挥着极其重要的作用。目前关于Cd对AR介导的干扰作用不甚清楚,其机制尚未明确。本课题以雄激素受体AR为切入点研究镉的内分泌干扰毒性,探讨Cd对AR表达、转录活性及下游信号通路的影响,并对其影响机制进行研究,以此来寻找Cd为代表的重金属类内分泌干扰物的毒理学机制,为其他物质的雄性激素内分泌干扰毒性筛选提供新的方法,进一步为镉污染所造成疾病的预防控制提供新的策略。首先利用CCK8实验研究了Cd对LNCaP细胞的细胞毒性作用,发现16μ.M以下浓度无明显细胞毒性；流式细胞技术检测不同浓度的Cd处理对LNCaP细胞周期的影响,发现Cd可以使LNCaP细胞的S期增加,这表明Cd可能促进细胞的增殖；利用荧光素酶试验,将带有荧光素酶报告基因的雄激素反应元件(Androgen response element, ARE)和AR共转染293T细胞,经不同浓度Cd处理,分析Cd对AR转录活性的影响,发现Cd可增强AR的转录活性；然后利用qRT-PCR和western检测不同浓度Cd处理后AR及其调控的下游靶基因——前列腺特异性抗原(Prostate specific antigen, PSA) mRNA和蛋白表达水平变化,发现AR可增加PSA的表达,但AR本身的表达量没有明显改变,这表明Cd不是通过改变AR的表达水平影响AR的功能。类泛素化修饰(SUMO化)是一种重要的翻译后修饰,AR经类泛素化修饰后转录活性降低而表达量不变。文献报道,去类泛素化酶SENP1可裂解类泛素与AR之间的共价连接,降低AR的类泛素化水平。因此我们推测Cd很可能通过影响SENP1调节AR的转录活性。我们检测了Cd对可破坏AR SUMO化的蛋白酶1(SUMO specific protease, SENP1) mRNA和蛋白表达水平的变化,发现Cd增加SENP1的表达；继而利用基因沉默技术,检测LNCaP细胞中的SENP1沉默后,AR及其下游靶基因PSA的表达,发现通过SENP1调控AR的活性；进一步检测了Cd对/AR SUMO化水平的影响,发现Cd处理后AR分子的SUMO化水平降低。综上所述,Cd通过SENP1降低雄激素受体AR的SUMO化调节AR的活性。以上结果分析了镉雄激素内分泌干扰毒性的一种新机制,为其他物质的内分泌毒性筛选提供新的方法,也为寻找环境Cd污染所致疾病的预防控制的新策略提供理论支持。