環境PM毒性は特定のマイクロRNAの発現レベルと相関している

Ambient PM Toxicity is Correlated with Expression Levels of Specific MicroRNAs.

• Haoxuan Chen
• Xiangyu Zhang
• Ting Zhang
• Xinyue Li
• Jing Li
• Yang Yue
• Minfei Wang
• Yunhao Zheng
• Hanqing Fan
• Jing Wang
• Maosheng Yao

抄録

大気汚染対策の最適化のための不確実性は、都市特異的な環境中の粒子状物質（PM）が引き起こす健康影響の根本的なメカニズムが不明なままである。ここでは、世界4都市から自動車のエアコンフィルターを介して採取したPMの水溶性抽出物を、0.45μmの細孔サイズの膜でろ過した後、ウィスターラットの血中に1、2、2mgの量で3回連続して注入した。PM抽出注射直後に免疫・炎症反応や肺胞出血などの急性健康影響が観察された。バイオマーカーであるTNF-αおよびMCP-1レベルにおいて、2回目および3回目のPM注入後に都市間の有意差が検出された。ラットの炎症反応は、都市特異的なPMの注入によって大きく変化した。ラットの炎症反応は、特定の都市に特異的なPMを注入することで大きく変化した。その中で、miR-125bとmiR-21はPM暴露に対して最も感受性が高く、放出元特異的PM（酸化電位）毒性と負の用量反応型関係を示した（r2=0.63と0.57、p値<0.05）。これらの結果から、都市特異的なPMは、異なるmiRNAを選択的に制御することで、異なる健康影響を誘発する可能性があること、また、miR-125bやmiR-21などの特定のmicroRNAが外部から媒介されてPM関連の健康被害を中和する可能性があることが示唆された。

Uncertainties for optimized air pollution control remain as the underlying mechanisms of city-specific ambient particulate matter (PM)-induced health effects are unknown. Here, water-soluble extracts of PMs collected from four global cities via automobile air conditioning filters were consecutively injected three times by an amount of 1, 2 and 2 mg into the blood circulation of Wistar rats after filtration by a 0.45 µm pore size membrane. Acute health effects such as immune and inflammatory responses and hemorrhage in alveoli were observed right after the PM extraction injection. Significant differences between cities in biomarker TNF-α and MCP-1 levels were detected following the second and third PM injections. Rats' inflammation responses varied substantially with the injections of city-specific PMs. Repeated PM extract exposure rendered the rats more vulnerable to subsequent challenges; and down-regulations of certain microRNAs were observed in rats. Among the studied miRNAs, miR-125b and miR-21 were most sensitive to the PM exposure, exhibiting a negative dose-response type relationship with source-specific PM (oxidative potential) toxicity (r2=0.63 and 0.57; p-values<0.05). The results indicated that city-specific PMs could induce different health effects by selectively regulating different miRNAs; and certain microRNAs, e.g., miR-125b and miR-21, may be externally mediated to neutralize PM-related health damages.