探討暴露苯並芘加速秀麗隱桿線蟲老化之毒性效應及調控機制

Abstract

"隨著人口快速高齡化，老化對健康所造成的影響日益被重視，老化是生物體內循序漸進且不可逆的複雜過程，主要源自於體內自由基累積所導致的氧化壓力上升，此過程常伴隨疾病發生以及生理機能的退化，最終使生物體走向死亡。苯並芘 (benzo[a]pyrene, BaP) 是一種多環芳香族碳氫化合物，為有機物質不完全燃燒的產物，存在於空氣、柴油機廢氣以及燒烤肉類中，BaP已被國際癌症研究機構列為Group 1致癌物，先前研究指出，BaP對生物體具有發育、生殖、基因以及免疫毒性，然而其在生物體老化及相關機制之研究則相對較少，故本篇研究利用秀麗隱桿線蟲 (Caenorhabditis elegans) 為模式生物，探討暴露BaP對生物體老化之影響以及背後相關分子調控機制；而橘皮素 (tangeretin, TAN) 為一種多甲氧基黃酮，先前文獻指出TAN具抗氧化、抗肥胖以及抗癌等功效，故本研究進一步探討在共同暴露BaP與TAN之條件下，TAN是否具減緩由BaP所造成的老化相關毒性之功效。本研究將C. elegans暴露BaP 96小時後，觀察其體長以及運動行為 (body bends及head thrashes) 之變化，另外，為更了解暴露BaP對C. elegans老化之影響，將C. elegans暴露BaP至成蟲第8天，並於成蟲第1、2、4、6及8天，觀察其老化相關指標如咽喉收縮頻率、polyglutamine (polyQ) 累積量、體內活性氧化物質 (reactive oxygen species, ROS) 累積情形、抵抗熱壓力能力以及壽命變化。此外，為了解其背後相關分子機制，進一步測定老化相關基因mRNA表達量，並利用轉基因種C. elegans暴露BaP至成蟲第8天，於成蟲第1、4及8天，觀察其對sod-3、gst-4及hsp-16.2表達量之影響。同時藉由TAN的介入探討其對減緩C. elegans因BaP所誘發的老化指標衰退程度。實驗結果發現，暴露10 μM BaP會顯著降低C. elegans體長；而暴露1及10 μM BaP會降低C. elegans之head thrashes，但不影響body bends。在老化相關指標部分，暴露1及10 μM BaP會隨老化顯著提升C. elegans體內polyQ累積並抑制C. elegans咽喉收縮頻率；暴露10 μM BaP會顯著縮短C. elegans壽命、提升C. elegans體內ROS累積量以及降低C. elegans對熱壓力之抵抗能力。分子機制部分，暴露 BaP 會影響C. elegans老化相關基因如ctl-1、ctl-2、hsp-16.2、hsp16.49及hsp-70的mRNA表達量，轉基因種C. elegans部分，sod-3及gst-4表達量會隨老化被抑制。同時，TAN的介入可減緩C. elegans因BaP所誘發的head thrashes與咽喉收縮頻率等老化指標衰退程度。根據本研究結果，暴露BaP確實會對C. elegans老化相關指標造成負面影響，顯示BaP對生物體老化之毒性效應。綜合上述，本研究提供BaP相關毒理資訊以及後續可能的預防保健方式。"