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Gene and protein responses of human lung tissue explants exposed to ambient particulate matter of different sizes.

Published date

Gene and protein responses of human lung tissue explants exposed to ambient particulate matter of different sizes.

遺伝子と異なる大きさの周囲粒子状物質にさらされるヒトの肺組織外植体のタンパク質応答。

Published date

Author

Bastiaan Hoogendoorn, Kelly Berube, Clive Gregory, Tim Jones, Keith Sexton, Paul Brennan, Ian A Brewis, Alexander Murison, Robert Arthur, Heather Price, Huw Morgan, Ian P Matthews

Affiliation

Department of Primary Care and Public Health, Neuadd Meirionnydd, School of Medicine , Heath Park, Cardiff , UK.

Abstract

Context: Exposure to ambient particulate air pollution is associated with increased cardiovascular and respiratory morbidity and mortality. It is necessary to understand causal pathways driving the observed health effects, particularly if they are differentially associated with particle size. Objectives: To investigate the effect of different size ranges of ambient particulate matter (PM) on gene and protein expression in an in vitro model. Materials and methods: Normal human tracheobronchial epithelium (NHTBE) three-dimensional cell constructs were exposed for 24 h to washed ambient PM of different sizes (size 1: 7-615 nm; size 2: 616 nm-2.39 µm; size 3: 2.4-10 µm) collected from a residential street. A human stress and toxicity PCR array was used to investigate gene expression and iTRAQ was used to perform quantitative proteomics. Results: Eighteen different genes of the 84 on the PCR array were significantly dysregulated. Treatment with size 2 PM resulted in the greatest number of genes with altered expression, followed by size 1 and lastly size 3. ITRAQ identified 317 proteins, revealing 20 that were differentially expressed. Enrichment for gene ontology classification revealed potential changes to various pathways. Discussion and conclusions: Different size fractions of ambient PM are associated with dysregulatory effects on the cellular proteome and on stress and toxicity genes of NHTBE cells. This approach not only provides an investigative tool to identify possible causal pathways but also permits the relationship between particle size and responses to be explored.

 

脈絡:周囲粒子性大気汚染への露出は、増加した心血管および呼吸罹患率と死亡率と関係している。
特に彼らが粒径と差別的に関係している場合、観察された健康効果をドライブしている原因の経路を理解することが必要である。
目的異なる大きさの効果を調査することは、遺伝子と生体外モデルのタンパク質表現に関して周囲粒子状物質(PM)の変動する。
材料と方法:3次元細胞が造る正常なヒトの気管気管支の上皮(NHTBE)は、異なる大きさの洗浄された周囲PMに、24時間露出した(大きさ1:7-615ナノメートル;大きさ2:616のナノメートル-2.39µm;大きさ3:2.4-10のµm)は、住宅通りから集まった。
ヒト・ストレスと毒性PCR配列は遺伝子発現を調査するのに用いられた、そして、iTRAQは定量的プロテオミクスを実行するのに用いられた。
結果PCR配列の上の84の18の異なる遺伝子は、有意にdysregulatedされた。
大きさ午後2時による治療は変えられた発現で遺伝子の最大多数に帰着した。
そして、大きさ1と最後に大きさ3が続いた。
ITRAQは317のタンパク質を特定した。
そして、差別的に表された20を現した。
遺伝子存在論分類のための強化は、さまざまな経路に潜在的変化を示した。
考察と結論:周囲PMの異なる大きさ何分の1は、細胞プロテオームの、そして、ストレスに関する異常制御効果とNHTBE細胞の毒性遺伝子と関係している。
このアプローチによって可能性がある原因の経路を特定するための調査のツールを提供するだけでなく、粒径と反応の関係も調査されることができる。


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