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Formaldehyde and epigenetic alterations: microRNA changes in the nasal epithelium of nonhuman primates.

Published date 2013 Jan 15

Formaldehyde and epigenetic alterations: microRNA changes in the nasal epithelium of nonhuman primates.

ホルムアルデヒドと後成的な変更:非ヒト霊長類の鼻上皮のマイクロRNA変化。

Published date

2013-01-15

Author

Julia E Rager, Benjamin C Moeller, Melanie Doyle-Eisele, Dean Kracko, James A Swenberg, Rebecca C Fry

Affiliation

Department of Environmental Sciences and Engineering, Gillings School of Global Public Health, University of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, North Carolina 27599, USA.

Abstract

BACKGROUND: Formaldehyde is an air pollutant present in both indoor and outdoor atmospheres. Because of its ubiquitous nature, it is imperative to understand the mechanisms underlying formaldehyde-induced toxicity and carcinogenicity. MicroRNAs (miRNAs) can influence disease caused by environmental exposures, yet miRNAs are understudied in relation to formaldehyde. Our previous investigation demonstrated that formaldehyde exposure in human lung cells caused disruptions in miRNA expression profiles in vitro.

 

OBJECTIVES: Using an in vivo model, we set out to test the hypothesis that formaldehyde inhalation exposure significantly alters miRNA expression profiles within the nasal epithelium of nonhuman primates.

 

METHODS: Cynomolgus macaques were exposed by inhalation to approximately 0, 2, or 6 ppm formaldehyde for 6 hr/day for 2 consecutive days. Small RNAs were extracted from nasal samples and assessed for genome-wide miRNA expression levels. Transcriptional targets of formaldehyde-altered miRNAs were computationally predicted, analyzed at the systems level, and assessed using real-time reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR).

 

RESULTS: Expression analysis revealed that 3 and 13 miRNAs were dysregulated in response to 2 and 6 ppm formaldehyde, respectively. Transcriptional targets of the miRNA with the greatest increase (miR-125b) and decrease (miR-142-3p) in expression were predicted and analyzed at the systems level. Enrichment was identified for miR-125b targeting genes involved in apoptosis signaling. The apoptosis-related targets were functionally tested using RT-PCR, where all targets showed decreased expression in formaldehyde-exposed samples.

 

CONCLUSIONS: Formaldehyde exposure significantly disrupts miRNA expression profiles within the nasal epithelium, and these alterations likely influence apoptosis signaling.

 

背景ホルムアルデヒドは、両方の屋内および屋外の空気に存在する大気汚染物質である。
その遍在する性質のため、ホルムアルデヒドによって誘発された毒性と癌原性の基礎をなしている機序を理解することは、避けられない。
マイクロRNA(miRNA)は環境曝露に起因する疾患に影響することができる、それでも、miRNAはホルムアルデヒドに関して代役をされる。
我々の以前の調査は、ヒトの肺細胞のホルムアルデヒド暴露が生体外でmiRNA発現横顔で破裂を引き起こすことを証明した。


目的生体内でのモデルを使用して、我々は、ホルムアルデヒド吸入暴露が非ヒト霊長類の鼻上皮の範囲内でmiRNA発現プロフィールを有意に変えるという仮説を検証しようと試みた。


方法カニクイザル・マカクは、2日連続間の6時間/日の間、吸入によって約0、2または6ppmのホルムアルデヒドにさらされた。
小さいRNAは鼻検体から引き抜かれて、ゲノム全体のmiRNA発現レベルのために評価された。
ホルムアルデヒドを変えられたmiRNAの転写標的は、計算的に予測されて、システム・レベルで分析されて、リアルタイム逆転写酵素ポリメラーゼ連鎖反応(RT-PCR)を使用して評価された。


結果発現分析で、3つと13のmiRNAがそれぞれ2と6ppmのホルムアルデヒドに反応してdysregulatedされることが分かった。
最大の増加(miR-125b)によるmiRNAの転写標的と発現の減少(miR-142-3p)は、システム・レベルで予測されて、分析された。
強化は、アポプトーシス・シグナリングに関係するmiR-125bターゲッティング遺伝子のために同定された。
アポプトーシス関連の目標はRT-PCRを使用して機能的に検査された。
ここで、すべての目標はホルムアルデヒドに露出された検体の減少した表現を示した。


結論:ホルムアルデヒド暴露は鼻上皮の範囲内でmiRNA発現横顔を有意に破壊する、そして、これらの変更はおそらくアポプトーシス・シグナリングに影響する。


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