Wirkung von Nano-SiO2 auf die Expression und fehlerhafte Methylierung geprägter Gene in Lunge und Hoden

Hintergrund

Siliziumdioxid ist ein Siliziumoxid mit der chemischen Formel SiO₂ , am häufigsten in der Natur als Quarz und in verschiedenen organischen Umgebungen gefunden [1]. Technisch hergestellte Nanopartikel sind im schnellen Wachstum und in der Anwendung der Nanotechnologie in High-Tech-Industrien weit verbreitet. Dieses spezielle Nanopartikel wird aufgrund seiner physikalisch-wissenschaftlichen Eigenschaften wie einer großen spezifischen Oberfläche, zahlreichen reaktiven Stellen, hoher Oberflächenenergie, ungesättigten chemischen Bindungen, starke Adsorptionsfähigkeit und eine starke Neigung zur Wechselwirkung mit Metallen und organischen Stoffen, wodurch Schadstoffe und deren Transport in die Umwelt verändert werden [2]. Das Vorhandensein von SiO₂ Nanopartikel (NPs) in einer Vielzahl von Verbrauchsmaterialien erhöhen ihre Wahrscheinlichkeit, in die Umwelt freigesetzt zu werden und mit der menschlichen Bevölkerung in Kontakt zu kommen.

Frühere experimentelle Studien haben gezeigt, dass eine einmalige intratracheale Instillation oder mehrere intraperitoneale Injektionen einer Metall- und Metalloxid-Nanopartikelspezies toxische Wirkungen von zellulärer bis systemischer und organismischer Ebene haben [3]. Behandlung von SiO₂ NPs hemmen das Wachstum von Brustkrebszelllinien, indem sie die Apoptose erhöhen und die Zellmotilität reduzieren. Darüber hinaus ist die Exposition gegenüber SiO₂ NPs stören den epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptor (EGFR) signifikant [4]. Wenn Rattenmodelle mit drei verschiedenen Größen von TiO₂ . behandelt wurden NPs und im Vergleich zu Kontrollen eine Behandlung mit bronchoalveolärer Lavageflüssigkeit (BALF) mit Aerosolen großer Agglomerate (> 100 nm) eine akute Entzündungsreaktion induzierte, während Aerosole kleiner Agglomerate (< 100 nm) signifikante Schäden durch oxidativen Stress und Zytotoxizität verursachten [5].

Die Untersuchung der Reproduktionstoxizität von Nanopartikeln ist ein wachsendes Feld. Eine Studie hat gezeigt, dass Ni-NPs bei gleicher Behandlungsdosis eine höhere Reproduktionstoxizität bei C induzierten. elegans als Ni MPs (Mikropartikel). Diese Reproduktionstoxizitäten wurden bei C. elegans schlossen eine verringerte Brutgröße, befruchtetes Ei und Spermatide-Aktivierung ein [6]. Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass bestimmte Umwelteinflüsse über väterliche Wege an die Nachkommen weitergegeben werden können, ohne das Spermiengenom zu verändern [7, 8]. Väterliche Informationen existieren nicht nur im Genom, sondern auch in verwandten spezifischen epigenetischen Markern, mRNA-Gehalt und nicht-kodierender RNA.

Oxidativer Stress ist ein wichtiger Mechanismus bei der Toxizität von Nanopartikeln, der DNA-Schäden, Entzündungen, Proteindenaturierung und Lipidperoxidation auslösen kann [9]. Diese biologischen Effekte werden durch die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Nanopartikeln beeinflusst, einschließlich ihrer Größe, Oberfläche, Form, Oberflächenchemie, Funktionalisierung und Löslichkeit [10, 11]. Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass die Exposition gegenüber Nanopartikeln selbst bei niedrigen, nicht-zytotoxischen Dosen epigenetische Veränderungen in Geweben und Zellen auslösen kann [12, 13]. Epigenetik ist die Untersuchung vererbbarer Veränderungen der Genfunktion, die keine Veränderungen in der DNA-Sequenz beinhalten, einschließlich Methylierung der DNA, Gen-Imprinting, Histon-Modifikationen und Regulation durch nicht-kodierende RNAs [14]. Solche epigenetischen Veränderungen sind mit der Entwicklung und dem Fortschreiten zahlreicher pathologischer Zustände und Erkrankungen verbunden [15]. Daher sind epigenetische Effekte ein entscheidender Bestandteil des Screenings der Patientenrisikobewertung auf zellulärer Ebene.

Die von Dlk1/Dio3 geprägte Domäne enthält drei bekannte differentiell methylierte Regionen (DMRs), die väterlicherseits methyliert sind:intergenes DMR (IG-DMR), maternal exprimiertes 3-DMR (Gtl2-DMR) und Dlk1-DMR [16]. Frühere Studien legen nahe, dass der IG-DMR den allelischen Methylierungsstatus des Gtl2 . bestimmt Promotor DMR, der dann die Genexpression über den gesamten Cluster steuert [17]. Das Mausgenom weist eine große Anzahl geprägter Gene in der Dlk1/Dio3-Domäne in der distalen Region von Chromosom 12 auf. Das IG-DMR befindet sich zwischen dem geprägten Gen Dlk1 und Gtl2 wird in der männlichen Keimbahn spezifisch methyliert und reguliert die elterliche allelspezifische Expression der geprägten Genregion [18]. Der IG-DMR-Methylierungsstatus wird vor der Geburt festgelegt und wird somit während der männlichen Keimzelldifferenzierung ein Leben lang in der männlichen Keimbahn des Mannes aufrechterhalten, was bedeutet, dass die IG-DMR-Methylierung in Spermatogonien und Spermatozyten des reifen Hodens aufrechterhalten wird.

Unser Ziel war es, die Veränderungen der männlichen Keimbahn-Genexpression während der Spermatogenese vor dem transkriptionalen und translationalen Silencing zu finden, um den väterlichen Einfluss auf die Nachkommen durch Umweltveränderungen zu erklären. Umweltfaktoren können die Transkriptionsmodifikationen der Spermien verändern, was zu Veränderungen in der Nachkommenentwicklung führen kann. Um diese Untersuchung in unserer Arbeit durchzuführen, haben wir Zelllinien und Mäuse als Modelle für das Screening der toxischen Wirkungen von SiO₂ . verwendet NPs. Unseres Wissens ist dies die erste Studie, die die epigenetischen Mechanismen der von Dlk1/Dio3 geprägten Regionen zeigt, dass Nanopartikel sowohl Lungen- als auch Hodengewebe schädigen.

Methoden

Versuchstier

Der Umgang mit Tieren wurde in Übereinstimmung mit dem Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren unter dem entsprechenden Tierverwendungsprotokoll der Medizinischen Universität Nanjing durchgeführt. Die Mäuse wurden von Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd. bezogen. Alle Tiere wurden bei 23 °C mit einem 12-stündigen Lichtzyklus gehalten. Sterilisiertes Wasser und Nagetierfutter wurden von den Mäusen nach Belieben konsumiert. Die Aktivität und das Verhalten der Mäuse wurden täglich überwacht. Nach 2 Wochen wurde den Mäusen SiO₂ . in Nanogröße injiziert 12,5 mg/kg.

Chemikalien

SiO₂ . in Nanogröße (99,5% auf Spurenmetallbasis, Partikelgröße 10–20 nm) wurden von Sigma-Aldrich Chemical Co. (St. Louis, MO, USA) bezogen. Nanopartikel wurden in RPMI 1640 Medium suspendiert, um eine Stammlösung zu erzeugen, 20 Minuten lang durch Ultraschallvibration dispergiert, auf geeignete Konzentrationen verdünnt und weitere 20 Minuten lang dispergiert.

Eigenschaften von SiO₂ NPs

Die Größe und das Zetapotential wurden mit einem Malvern Zetasizer Nano ZSP aufgezeichnet.

RNA-Extraktion und qRT-PCR

Die Lungen- und Hodenproben wurden in flüssigem Stickstoff schockgefroren und dann nach ca. 4 h bei 80 °C gelagert. Wir haben die Proben aufgetaut, bevor wir die Proben entnommen haben.

Die Gesamt-RNA wurde aus den Proben unter Verwendung von 1 ml TRIzol-Reagenz (Invitrogen Life Technologies Co, USA) isoliert. Die Mischung wurde 5 Minuten lang bei 80 % der Leistung mit Ultraschall behandelt, 0,2 ml Chloroform zugegeben und als nächstes bei 12.000g . zentrifugiert /min bei 4 °C für 15 min. Dann wurden drei Schritte der Phenol/Chloroform-Reinigung hinzugefügt, um Proteine ​​loszuwerden. Anschließend haben wir die UV-Absorption verwendet, um den RNA-Gehalt und die Qualität jeder Probe bei 260 und 280 nm zu messen. Die Primersequenzen von mRNAs sind in zusätzlicher Datei 1 gezeigt:Tabelle S1 und S2. Die qRT-PCR wurde nach Herstellerangaben durchgeführt, wie zuvor beschrieben [19]. Real-time PCR wurde mit SYBR Green (Vazyme) durchgeführt. Der PCR-Zyklus war wie folgt:anfängliche Denaturierung bei 95 °C für 30 s, gefolgt von 40 Denaturierungszyklen bei 95 °C für 15 s, Annealing bei 60 °C für 15 s und Verlängerung bei 72 °C für 30 s. Die Menge der Zielgene wurde mit der 2^-ΔCt-Methode nach Normalisierung mit β-Aktin analysiert.

DNA-Extraktion, Bisulfit-Behandlung und Bisulfit-Sequenzierungs-PCR

DNA wurde aus Hoden- und Lungengewebe unter Verwendung eines DNA-Kits (QIAamp DNA Mini Kit; Qiagen. No.51304; USA) gemäß den Empfehlungen des Herstellers isoliert. Bisulfit-Umwandlung von 500 ng der gesamten genomischen DNA wurde mit einem Kit (EpiTect® Bisulfit-Kit; Qiagen. Nr. 59104; USA) gemäß den Empfehlungen des Herstellers erreicht. Verschiedene CpG-Methylierungsoligonukleotide wurden unter Verwendung der Software Methyl Primer Express v1.0 entworfen und die Sequenzen sind P1-F 5'-TTGGGTTTTGAGGAGT AGTA-3', P1-R 5'-ACATCCTATTCCCTAATAAAAATT-3'; P2-F 5′-TATTGGTTTGGTATATATGGATGTA-3′, P2-R 5′-ATAAAACACTTAACTCRTACCRTA-3′; P3-F 5′ – TTTGTGTAGTTGTGTTATGGTATATTT-3′, P3-R 5′ – ACCCATAACAAACCACAACA-3′; P4-F 5′-TTGTGGTTTGTTATGGGTAAGTT-3′, P4-R 5′-TCAAAACATTCTCCATTAACAAAA-3′.

Jede DNA-Probe wurde wie folgt durch PCR amplifiziert:2,5 μl 10 × PCR-Puffer-PCR-Reaktionsmix mit 500 ng der Bisulfit-behandelten DNA, jeweils 0,5 μl Vorwärts- und Rückwärtsprimer, 0,5 μl dNTP-Mix, 0,5 μl rTaq (500 E, dNTP .) , Mg ²⁺ ) (Takara Bio, Tokio, Japan), Zugabe von ddH₂ O bis zu einem Volumen von 25 μl. Nach der Aktivierung der Polymerase bei 94 °C für 10 Minuten folgten 40 Zyklen der folgenden Sequenz:30 s bei 94 °C, 30 s bei 58 °C, 1 min bei 72 °C und abschließende Verlängerung bei 72 ° C für 10 Minuten

Zellkultur und Behandlung

A549-Zellen wurden von ATCC (Manassas, VA, USA) bezogen und in 1640, ergänzt mit 10 % fötalem Rinderserum (FBS) bei 37 °C und 5 % CO₂ . kultiviert in einem befeuchteten Inkubator. Die Zellen wurden auf 96-Well-Platten ausplattiert und mit verschiedenen Konzentrationen von SiO₂ . inkubiert NPs:62,5, 125, 250, 500, 1000 und 2000 μg/ml für 24 Stunden.

Zelllebensfähigkeitstest

Die zelluläre Lebensfähigkeit wurde durch den CCK8-Proliferationsassay bewertet. Die Zellen wurden mit einer Dichte von 1,5 × 10 ⁴ . ausplattiert pro Well in einer 96-Well-Platte und über Nacht inkubiert. Nach Exposition gegenüber SiO₂ NPs in verschiedenen Konzentrationen, 100 μl CCK8 wurden in jede Vertiefung gegeben, und die Zellen wurden 30 Minuten bei 37 °C inkubiert, um den CCK8-Metabolismus zu ermöglichen. Schließlich wurde die Absorption bei 450 nm bestimmt. Die zellhemmenden Raten wurden berechnet und in den IC₅₀ . umgewandelt mit SPSS 15.0.

Statistische Analyse

Alle Berechnungen wurden mit der Software SPSS 15.0 durchgeführt. Vergleiche zwischen den Gruppen wurden mit nicht verwandten t . angestellt Tests und ein Pearson-Chi-Quadrat-Test für BSP. Die Daten werden als Mittelwert  ± SD dargestellt. In allen Fällen ein Wert von p < 0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen.

Ergebnisse

Charakterisierung von SiO₂ NPs

Wir haben SiO₂ . charakterisiert NPs unter experimentellen Bedingungen. Der durchschnittliche hydrodynamische Radius und das Zetapotential von SiO₂ Die NPs im Kulturmedium betrugen 371,77 ± 18,46 nm bzw. 18,83 ± 2,12 mV (Abb. 1).

Charakterisierung von SiO₂ NPs in der Schwebe. Die Partikel wurden in Zellkulturmedium mit 10 % FBS suspendiert. a, b Größe und Zetapotential von SiO₂ NPs wurden von Zetasizer Nano ZSP bewertet. c Die Lebensfähigkeit der Zellen wurde durch den CCK8-Assay nach Exposition gegenüber verschiedenen Konzentrationen von SiO₂ . bestimmt NPs für 24 Stunden. Mittelwerte ± SD von Doppelversuchen, die jeweils aus drei technischen Wiederholungen bestehen. *** p <0,001

Wirkung von SiO₂ NPs auf der A549-Zelllinie

Zur Bestimmung der Toxizität von SiO₂ NPs haben wir einen Proliferationstest mit A549-Zellen durchgeführt, um den IC₅₀ . zu bestimmen von SiO₂ NPs auf A549-Zellen. Wie in Abb. 1c veranschaulicht, SiO₂ NPs verringern die Lebensfähigkeit der A549-Zellen konzentrationsabhängig. Die Verringerung der Zelllebensfähigkeit ist bei SiO₂ . signifikant NP-Konzentration von mehr als 62,5 μg/ml (p < 0,001). Der IC₅₀ 24 h einer Chemikalie ist definiert als eine Konzentration, die nach 24 Stunden Exposition 50 % der Zelle beeinflusst. Der IC₅₀ 24 h bestimmt für SiO₂ NPs betrug 4942 μg/ml.

Auswirkungen von SiO₂ NPs auf muriner Lunge und Hoden

Wir haben festgestellt, ob eine Exposition gegenüber SiO₂ NPs in einer Dosis von 12,5 mg/kg Körpergewicht würden in unserem Mausmodell zu Lungenmembranschäden und sogar Hodenschäden führen. Wie in den Abbildungen gezeigt, SiO₂ Die NP-Exposition führte zu einer Störung des Lamellenkörpers in histologischen Schnitten der Lunge (Abb. 2a, b) und einer mitochondrialen Cristae-Schädigung im Vergleich zur Kontrollgruppe im Hoden (Abb. 2c, d). Anschließend untersuchten wir die Auswirkungen von SiO₂ . auf Lunge und Hoden NPs zur Aktivierung der Prägung in der von Dlk1/Dio3 geprägten Region.

TEM-Bilder von Lungen- und Hodengewebe von Ratten, die SiO₂ . ausgesetzt waren NPs. a Die Morphologie wurde in Lungengeweben durch SEM in Kontrollen bewertet. b Die Morphologie wurde in Lungengeweben durch SEM in der behandelten Gruppe beurteilt. c Die Morphologie wurde in Hodengeweben durch SEM in Kontrollen bestimmt. d Die Morphologie wurde in Hodengeweben durch SEM in der behandelten Gruppe beurteilt. Maßstabsbalken repräsentieren 2,0 μm

Expression der eingeprägten Gene in Lunge und Hoden der Maus

Um die Veränderungen in Lunge und Hoden zu veranschaulichen, haben wir die geprägten Gene in diesen Geweben nachgewiesen. Wir wählen die 24 geprägten Gene aus; sie waren Dio3 , Ddc , Dlk1 , Gpr1 , Gtl2 , H19 , Igf2, Igf2as , Igf2r , Inpp5f , Magel2 , Magi2 , Mest , Mir296 , Mir298 , Ndn , Nnat , Peg10 , Plagl1 , Pwcr1 , Rasgrf1 , Rtl1 , Snrpn , und Snurf. Dreizehn dieser Gene werden sowohl in Lunge als auch in Hoden exprimiert:Dio3 , Dlk1 , Gpr1 , Gtl2 , Igf2r , Igf2 , Inpp5f , Peg10, Ndn , Nnat , Rasgrf1 , Rtl1 , und Snrpn (Abb. 3a, b). Die differenziell exprimierten Gene des Hauptfokus lagen auf der Dlk1/Dio3-geprägten Region, die Dlk1 . enthält , Gtl2 , Rtl1 , und Dio3 .

Expression geprägter Gene in Lunge und Hoden. a Die Expression geprägter Gene in der Lunge. b Die Expression geprägter Gene im Hoden. *P < 0,05. **P < 0,01. Schüler t testen

Ausdruck der Dlk1/Dio3 geprägten Region

Die geprägte Dlk1/Dio3-Region enthält drei proteinkodierende Gene (Dlk1 , Gtl2 , Rtl1 , und Dio3 ) auf dem vererbten Allel [20] (Abb. 4c). Um die Rolle der Dlk1/Dio3-Region bei der Reaktion des Lungen- und Hodengewebes auf SiO₂ . aufzuklären NP-Behandlung analysierten wir das Methylierungsmuster von DMR im Vergleich zu den Kontrollen. In der Lunge und im Hoden werden verschiedene Gene durch Methylierung gezielt. Der Ausdruck des Dlk1 und Dio3 wurden sowohl in der Lunge als auch in den Hoden hochreguliert, während Rtl1 wurde nur im Hoden hochreguliert (Abb. 4a, b).

Die Expression der von Dlk1/Dio3 geprägten Region. a Die Gene der Dlk1/Dio3-Region werden in der Lunge exprimiert. b Die im Hoden exprimierten Dlk1/Dio3-Region-Gene. c Schema der Dlk1/Dio3-Region. *P < 0,05. **P < 0,01. Schüler t testen

Die Methylierung von Dlk1/Dio3-DMR-Regionen

Um weiter zu untersuchen, ob sich die Expression von Genen als Reaktion auf die DNA-Methylierung ändert, haben wir den Methylierungsstatus dieser Region in der Lunge und im Hoden von Mäusen untersucht. In der DNA-Methylierungsanalyse haben wir die Sequenzen der drei Abschnitte von CpG-Inseln bestimmt. Im Hoden sind sie hypomethyliert; auf der CpG-Insel 1 sind sie jedoch signifikant hypermethyliert (Abb. 5). In der Lunge ist die gesamte Methylierung dieselbe wie im Hoden, während die CpG-Insel 2 eine Hypermethylierung aufwies (Abb. 6).

Die Methylierung von Dlk1/Dio3-DMR-Regionen im Hoden. a Die Methylierung der CpG-Insel 1 in den Kontroll- und behandelten Geweben. b Die Methylierung der CpG-Insel 2 in den Kontroll- und behandelten Geweben. c Die Methylierung der CpG-Insel 3 in den Kontroll- und behandelten Geweben

Die Methylierung von Dlk1/Dio3-DMR-Regionen in der Lunge. a Die Methylierung der CpG-Insel 1 in den Kontroll- und behandelten Geweben. b Die Methylierung der CpG-Insel 2 in den Kontroll- und behandelten Geweben. c Die Methylierung der CpG-Insel 3 in den Kontroll- und behandelten Geweben

Diskussion

Die zunehmende Verwendung von Nanomaterialien hat Bedenken hinsichtlich möglicher Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt geweckt. Frühere Studien haben gezeigt, dass SiO₂ NPs können Lungen- und Herz-Kreislauf-Schäden verursachen, wie Lungenentzündung und myokardiale ischämische Schäden bei alten Ratten [21]. Darüber hinaus können Nanopartikel eine Wirkung auf Keimbahnen haben, da solche Zellen empfindlicher auf die toxischen Wirkungen von Ag-NPs reagierten und nach Exposition niedrigerer Dosen nachteilige Wirkungen zeigten. Die Ag-NP-Exposition erhöhte die Anzahl von Anomalien, die in Samenzellen der Ratte beobachtet wurden, und verringerte die Integrität sowohl des Akrosoms als auch der Plasmamembran sowie die mitochondriale Aktivität [22]. Unsere Untersuchung ist Teil einer Reihe von Studien, die eine experimentelle Plattform verwenden, um das Potenzial von Nanopartikeln zu bewerten, männliche Organismen und sogar deren unbelichtete Nachkommen anzugreifen.

In unserer vorherigen In-vitro-Studie berichteten wir, dass eine kurzfristige Exposition gegenüber einigen Nanopartikeln zu einer Zellapoptose und einer abweichenden Expression von geprägten Genen in TM-4-Sertoli-Zellen führt. Diese Ergebnisse zeigen, dass eine abnormale Expression von geprägten Genen ein zugrunde liegender Mechanismus für Nanopartikel sein kann, um Reproduktionstoxizität zu induzieren [23]. Darüber hinaus fördern in unserer früheren In-vivo-Studie einige Umweltfaktoren, wie endokrine Disruptoren, einen Phänotyp oder einen Krankheitszustand nicht nur bei dem exponierten Individuum, sondern auch bei nachfolgenden Generationen von Nachkommen. Permanent programmierte Epimutationen in der Keimbahn können die Übertragung epigenetischer transgenerationaler Phänotypen ermöglichen [19]. Das Ziel dieser Studie war es, Veränderungen des epigenetischen Zustands durch SiO₂ . zu untersuchen NP-Behandlung in einem Mausmodell, um die mechanistische Grundlage für die transgenerationalen Effekte des Mannes zu legen.

Epigenetischer Zustand ist ein Begriff, der verwendet wird, um chemische Modifikationen zu definieren, die innerhalb eines Genoms auftreten, ohne die DNA-Sequenz zu ändern [24]. Epigenetische Mechanismen, einschließlich DNA-Methylierung, geprägte Gene, Histon-Modifikationen und nicht-kodierende RNA-Expression, können die genomische Funktion in einer exogenen Umgebung beeinflussen [25]. Unseres Wissens ist unsere Studie die erste, die SiO₂ . untersucht NPs verursachen Lungen- und Hodentoxizität auf epigenetischer Ebene.

Wir haben zuerst die akute Toxizität des SiO₂ . untersucht NPs in A549-Zellen, einer menschlichen Lungenepithelzelllinie. Unsere Ergebnisse bei experimentellen Mäusen zeigten jedoch eine Verletzung in laminaren Lungenepithelzellen vom Typ II und eine Verletzung des mitochondrialen Hodenkamms nach Kontakt mit SiO₂ NPs in Umweltkonzentrationen [26]. Um den Mechanismus der Lungen- und Hodenpathologie besser zu verstehen, haben wir geprägte Gene exprimiert. Die genomische Prägung bezieht sich auf die Stilllegung eines elterlichen Allels in Zygoten von Gameten, abhängig vom Ursprungs-Elternteil; diese Stummschaltung erfolgt über epigenetische Prozesse wie DNA-Methylierung und/oder Histonmodifikation [27]. Frühere Studien haben gezeigt, dass die geprägte Genexpression an der Dlk1/Dio3-Domäne für das fetale Wachstum [28], den Zeitpunkt der menschlichen Pubertät [29] und die Anfälligkeit für Stoffwechselerkrankungen wichtig ist [30]. Studien haben gezeigt, dass das IG-DMR den allelischen Methylierungsstatus des Gtl2-Promotors DMR bestimmt, der dann die Genexpression über die gesamte Dlk1/Dio3-Region steuert [17]. Die Hauptfunktion dieser geprägten Kontrollregion besteht darin, die keimzellgesteuerte DNA-Methylierung als gametisches Signal zu erben und später allelspezifische DNA-Methylierungsmuster in somatischen Zellen aufrechtzuerhalten [31]. Unsere Studie hat gezeigt, dass SiO₂ NPs induzieren Veränderungen der Expression der Dlk1/Dio3-Region sowohl im Lungen- als auch im Hodengewebe. In der Dlk1/Dio3-Region werden die väterlichen exprimierten Gene (Dlk1 , Rtl1 , und Dio3 ) sind im Vergleich zu den Kontrollen nach NP-Behandlung besonders auffällig. Die Ergebnisse der Bisulfit-Sequenzierung zeigen unterschiedliche Hypomethylierungsgrade in Lunge und Hoden. Der Methylierungszustand von IG-DMR ist in behandelten Geweben im Allgemeinen niedriger, und diese Hypomethylierung könnte den Mechanismus der unterschiedlichen Expression geprägter Gene darstellen.

Schlussfolgerungen

Zusammenfassend zeigen unsere Ergebnisse, dass SiO₂ NP-Exposition kann wichtige DNA-Methylierungsänderungen induzieren, die Zellschäden auslösen, und dass diese Änderungen für die Expression des Dlk1/Dio3-geprägten Genclusters sehr wichtig sind. Wichtig ist, dass die Veränderungen der DNA-Methylierung sowohl das Lungen- als auch das Hodengewebe betreffen. Diese Ergebnisse spielen eine wichtige Rolle in unserer zukünftigen Forschung, die die epigenomischen Effekte der Nanopartikel untersucht, die von Nachkommen exponierter Modelle geerbt wurden, und die molekularen Mechanismen aufklärt, die solche epigenetischen Veränderungen vermitteln.

Abkürzungen

BALF:

Bronchoalveoläre Lavageflüssigkeiten

CCK-8:

Zellzähl-Kit-8

DMRs:

Differentiell methylierte Regionen

EGFR:

Epidermaler Wachstumsfaktorrezeptor

IG-DMR:

Intergenes DMR

Abgeordnete:

Mikropartikel

NPs:

Nanopartikel