PM2.5致子代心脏发育毒性的生物标志物及其应用

本发明属于生物医药，具体涉及pm2.5致子代心脏发育毒性的生物标志物及其应用。

背景技术：

1、先天性心脏病(congenital heart disease，chd)是全球最常见的出生缺陷类型，是新生儿和儿童死亡率的重要因素。据报道，截至2020年，chd的患病率为每1000人中17.32人。因此，了解引起chd发病率和流行率的环境风险因素和机制对全球公共卫生具有重要的现实意义。2021年全球疾病负担分析表明，pm2.5是造成疾病负担的首要因素，占总伤残调整寿命年的8.0％。世界卫生组织发布的《空气污染与儿童健康：清洁空气是良策》表明，全球约有93％的15岁以下儿童每天呼吸严重污染的空气，其发育和健康面临严峻风险。一项涉及1,434,998名新生儿的病例对照研究发现，孕期pm2.5暴露量每增加10μg/m3，chd风险就会增加2％。动物实验研究发现妊娠期至3周龄断奶期间暴露于pm2.5可引起后代心肌组织胶原蛋白沉积增加及组织病理学改变。此外，孕期pm2.5暴露导致子代小鼠线粒体融合/裂变基因表达异常，进而导致子代小鼠心脏受损。然而，到目前为止，孕期pm2.5暴露导致子代心脏发育毒性的确切潜在机制和强有力的生物标志物仍然是一个复杂的难题。

2、血管生成素样蛋白4(angptl4)与chd相关基因和已知的致病基因相互作用，在chd的调控中发挥了重要作用。sirt3是主要定位于线粒体基质中的去乙酰化酶。现有研究尚未报道angptl4/sirt3作为生物标志物在孕期pm2.5暴露后子代心脏发育毒性中的应用。

技术实现思路

1、为了阐明pm2.5对于心脏发育毒性的影响，更好的诊断和评估心脏发育毒性，本发明提供以下技术方案。

2、第一方面，本发明提供一种孕期pm2.5致子代心脏发育毒性的生物标志物，所述生物标志物为angptl4或者angptl4与sirt3的组合物。

3、进一步的，通过检测angptl4的mrna或者angptl4蛋白的表达量，可以预测和评估pm2.5致子代心脏发育毒性。

4、更优选地，所述angptl4的mrna或者angptl4蛋白的表达量上调。

5、进一步的，在检测angptl4的mrna或者angptl4蛋白的表达量的同时，辅助检测sirt3的mrna或者sirt3蛋白的表达量。

6、更优选地，所述sirt3的mrna或者sirt3蛋白的表达量下调。

7、第二方面，本发明提供angptl4作为生物标志物在制备诊断、监测严重程度评估、疗效评估、预后评估、预防和/或治疗孕期pm2.5致子代心脏发育毒性的产品中的应用。

8、优选地，所述的诊断、监测严重程度评估、疗效评估或预后评估孕期pm2.5致子代心脏发育毒性包括检测angptl4的表达量。

9、优选地，所述的产品包括检测angptl4mrna的表达量、检测angptl4蛋白的表达量、下调angptl4mrna的表达量、下调angptl4蛋白的表达量试剂中的至少一种。

10、优选地，所述的试剂选自以下中的至少一种：

11、1)病毒载体，所述的病毒载体中低表达angptl4。

12、2)具有降低心脏组织中angptl4的mrna和/或angptl4蛋白表达作用的小分子药物。

13、3)具有降低angptl4活性作用的小分子药物或抗体。

14、第三方面，本发明提供angptl4和sirt3作为组合生物标志物在制备诊断、监测严重程度评估、疗效评估、预后评估、预防和/或治疗孕期pm2.5致子代心脏发育毒性的产品中的应用。

15、优选地，所述的诊断、监测严重程度评估、疗效评估或预后评估孕期pm2.5致子代心脏发育毒性包括检测angptl4和sirt3的表达量。

16、优选地，所述的产品包括检测angptl4mrna和sirt3mrna的表达量、检测angptl4蛋白和sirt3蛋白的表达量、下调angptl4mrna的表达量和上调sirt3mrna的表达量、下调angptl4蛋白和上调sirt3蛋白的表达量的试剂中的至少一种。

17、优选地，所述的试剂选自以下至少一种：

18、1)病毒载体，所述的病毒载体低表达angptl4且过表达sirt3；

19、2)小分子药物，所述小分子药物具有降低心脏组织中angptl4的mrna和/或angptl4蛋白表达且提高心脏组织中sirt3的mrna和/或sirt3蛋白表达的作用；

20、3)小分子药物或抗体，所述小分子药物或抗体具有降低angptl4活性且提高sirt3活性的作用。

21、第四方面，本发明提供一种pm2.5影响子代心脏发育毒性动物模型的构建方法，所述方法包括以下步骤：

22、1)将所述动物暴露于pm2.5中。

23、2)检测子代动物心脏组织中angptl4的表达量和/或angptl4的mrna的表达量。

24、优选地，步骤2)中还检测子代动物心脏组织中sirt3的表达量和/或sirt3的mrna的表达量。

25、优选地，所述动物每天在pm2.5中暴露4-8小时，进一步优选为6小时。

26、优选地，所述动物为鼠类或鱼类。

27、更优选地，所述鼠类为小鼠，进一步优选为c57bl/6j小鼠。

28、更优选地，所述鱼类为青鳉、鮈鲫、红鲫、剑尾鱼、斑马鱼，进一步优选为斑马鱼。

29、第五方面，本发明提供一种pm2.5影响子代心脏发育毒性动物模型，其按照第四方面所述的方法构建而成。

30、第六方面，本发明提供一种pm2.5影响子代心脏发育毒性细胞模型的构建方法，将所述细胞采用pm2.5配置的染毒液进行处理。

31、优选地，所述细胞中angptl4的表达量和/或angptl4的mrna的表达量上调；

32、更优选地，所述细胞中sirt3的表达量和/或sirt3的mrna的表达量下调。

33、更优选地，所述细胞中过表达sirt3后解偶联蛋白ucp1与线粒体转录因子a(tfam)的乙酰化水平降低，恢复线粒体功能进而缓解pm2.5对心肌细胞的毒性作用。

34、优选地，所述细胞为h9c2细胞、hl-1细胞、rl-14细胞、ac16细胞，更优选为ac16细胞。

35、第七方面，本发明提供一种pm2.5影响子代心脏发育毒性细胞模型，其按照第六方面所述的方法构建而成。

36、本发明的有益效果：

37、本发明以angptl4或angptl4和sirt3的组合为标志物，揭示了pm2.5对子代心脏发育毒性的影响，为孕期pm2.5致子代心脏发育毒性的诊断和评估提供了方法，对子代心脏发育毒性早期风险评估具有重要意义。

技术特征：

1.一种孕期pm2.5致子代心脏发育毒性的组合生物标志物，其特征在于：所述生物标志物包括angptl4和sirt3。

2.angptl4作为生物标志物在制备诊断、监测严重程度评估、疗效评估、预后评估、预防和/或治疗孕期pm2.5致子代心脏发育毒性的产品中的应用。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述的诊断、监测严重程度评估、疗效评估或预后评估孕期pm2.5致子代心脏发育毒性包括检测angptl4的表达量。

4.根据权利要求2或3所述的应用，其特征在于：所述的产品包括检测angptl4mrna的表达量、检测angptl4蛋白的表达量、下调angptl4mrna的表达量、下调angptl4蛋白的表达量试剂中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述的试剂选自以下至少一种：

6.angptl4和sirt3作为组合生物标志物在制备诊断、监测严重程度评估、疗效评估、预后评估、预防和/或治疗孕期pm2.5致子代心脏发育毒性的产品中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的诊断、监测严重程度评估、疗效评估或预后评估孕期pm2.5致子代心脏发育毒性包括检测angptl4和sirt3的表达量。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述的产品包括检测angptl4mrna和sirt3mrna的表达量、检测angptl4蛋白和sirt3蛋白的表达量、下调angptl4mrna的表达量和上调sirt3mrna的表达量、下调angptl4蛋白和上调sirt3蛋白的表达量的表达量试剂中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述的试剂选自以下至少一种：

10.一种评价pm2.5影响子代心脏发育毒性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

技术总结本发明公开了PM<subgt;2.5</subgt;致子代心脏发育毒性的生物标志物及其应用。亲代暴露于PM<subgt;2.5</subgt;后，子代心脏组织中的Angptl4表达量显著上调，Sirt3表达量显著下调。上调Sirt3后可通过恢复线粒体功能来缓解子代心脏发育毒性。本发明以Angptl4或Angptl4和Sirt3的组合为标志物，揭示了PM<subgt;2.5</subgt;对子代心脏发育毒性的影响，为孕期PM<subgt;2.5</subgt;致子代心脏发育毒性的诊断和评估提供了方法。技术研发人员：段军超,田莉,刘诗倩,孙清琳,吕佳浓,孙志伟,李阳受保护的技术使用者：首都医科大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18