丙烯酰胺(Acrylamide,AA)是一种在商业加工与家庭烹饪的食物中均可检测出的食品加工污染物,被国际癌症机构认证为2A类人类可能致癌物。AA可导致实验动物氧化损伤并最终诱发癌症。目前,AA的神经毒性、遗传毒性、生殖毒性以及致癌性被广泛研究报道,但其对肝细胞的损伤机制仍然不甚清楚。本文采用mRNA测序技术研究AA对BRL-3A大鼠肝细胞的氧化损伤及潜在致癌性的分子机制,同时初步探究了AA的环氧化代谢产物——环氧丙酰胺(Glycidamide,GA)对BRL-3A大鼠肝细胞的转录组水平调控作用。文章主要内容如下:(1)我们首先对AA所致BRL-3A大鼠肝细胞表型损伤指标的变化进行了评估。通过酶联免疫ELISA法对AA(250-2000μM)处理后的BRL-3A细胞中的氧化损伤因子SOD、GST、GSH-Px,DNA损伤因子ROS、8-OHdG,免疫相关细胞因子IL-6、TNF-α、IL-10的含量水平进行了检测,结果显示,AA可通过降低BRL-3A大鼠肝细胞中SOD、GST,GSH-Px的活力水平而导致其产生明显的氧化损伤;通过显著升高BRL-3A细胞中ROS,8-OHdG含量对其造成DNA的氧化损伤作用;同时,显著促进BRL-3A大鼠肝细胞促炎因子TNF-α和IL-6的分泌并抑制抗炎因子IL-10的分泌,致使肝细胞发生炎症反应。(2)为进一步考查AA对BRL-3A大鼠肝细胞的致氧化损伤和潜在致癌性的作用机制,我们通过mRNA测序技术对AA(2000μM)作用后BRL-3A大鼠肝细胞的整体基因调控水平进行了分析,并初步探究了GA对BRL-3A细胞的转录组水平调控作用。AA组与空白对照组相比,共有313条基因被标注为表达差异显著(FC≥2,Q<0.05),其中有115条基因显著上调、198条基因显著下调;GA组(875μM)与空白对照组相比,共有1202条基因被标注为表达差异显著(FC≥2,Q<0.05),其中有223条基因显著上调、979条基因显著下调。同时,我们对差异表达显著的基因进行了Gene Ontology(GO)富集分析和KEGG富集分析,结果表明,在AA调控的GO条目中,修正氨基酸结合、调节突触组织、响应活动等GO条目富集到了较多差异基因;在GA调控的GO条目中,谷胱甘肽结合、环腺苷酸结合、分娩生产和神经支配等GO条目中富集到了较多差异基因。同时,AA和GA调控的BRL-3A大鼠肝细胞差异表达基因(p<0.05,Q<0.05,FC≥2)在通路第二级分类中全局概览谱图和信号转导两个条目富集较多,包含了细胞色素P450的外源化合物代谢、MAPK信号通路、NF-κB信号通路、TNF信号通路、ECM受体相互作用等与氧化应激、免疫应答、肝纤维化相关通路。(3)AA能够调控Ras/MAPK信号转导通路,该通路可控制如细胞生存、增殖等主要胞内过程,我们对其中与细胞增殖、氧化损伤、DNA损伤、脂质代谢等重要生理功能相关的5个基因通过RT-PCR从mRNA水平进行了分析。AA溶液(250-2000μM)作用于BRL-3A大鼠肝细胞可导致细胞中Fgf7的上调表达,pla2g4a表达量出现显著下调,Dusp5表达量出现较显著上调,Gadd45a的表达量出现大幅上升以及Fos的高表达,并且,五种目的基因的上调和下调程度均与AA浓度呈明显的剂量-效应关系。综上所述,研究证实了AA对BRL-3A大鼠肝细胞的氧化损伤、DNA损伤以及炎症作用;AA对BRL-3A大鼠肝细胞的氧化损伤作用及潜在致癌作用的机制与对Ras/MAPK信号转导通路的调控关系密切,其可能通过调控其生长增殖,引发炎症反应并导致DNA损伤断裂和过度应激反应,从而导致肝细胞损伤,最终导致肝癌的发生。本文可以为今后在食品加工中利用天然植物源抗氧化剂减缓AA的氧化损伤作用及致癌作用提供一定的理论基础。