虹色のトラウトにおけるベータナフソフラボン治療に応答した脳トランスクリプトミクス：アリール炭化水素受容体シグナル伝達の役割

ポリ塩化ビフェニル（PCB）曝露は、テレオステア魚のステロイド産生を破壊します。血漿ステロイドレベルのこの抑制は、アリール炭化水素受容体（AHR）シグナル伝達を伴うと考えられていますが、標的組織が衝撃を受け、関係する分子メカニズムはめったに対処されていません。Rainbow Troutの脳低下 - 内腎（BPI）および-gonadal（BPG）軸の制御を含む、AHR活性化は神経内分泌機能に関与する遺伝子をダウンレギュレートするという仮説をテストしました。受容体特異的シグナル伝達を解明するために、それぞれAHRアゴニストおよび拮抗薬としてベータナフソフラボン（BNF）とレスベラトロール（RVT）を使用した薬理学的アプローチを利用しました。脳の遺伝子発現パターンは、内分泌シグナル伝達、ストレス反応、および代謝調整に関与するタンパク質をコードする遺伝子を豊富な低密度の標的トラウトcDNAアレイを使用して分析しました。BNFによるAHRおよびCYP1A1遺伝子発現のアップレギュレーションおよびRVTによるこの反応の阻害により、AHR依存性シグナル伝達が確認されました。RVTはそれ自体が少数の遺伝子のみに影響を与え、BNF治療は49の遺伝子の転写レベルを大幅に調節しました。その多くはストレスと繁殖の神経内分泌制御に関与しています。これらのうち、BNFを介した転写応答の27％のみがRVTによってブロックされ、AHRに依存しない神経内分泌経路の分子調節を示唆しています。マイクロアレイ分析で見られる選択遺伝子の遺伝子発現パターンも、定量的リアルタイムPCRを使用して確認されました。全体として、我々の結果は、BNFがストレスと性ステロイド生合成の神経内分泌制御に関与するいくつかの重要な遺伝子を破壊し、作用モードにはトラウトのAHR依存性と非依存性経路の両方が関与することを初めて明らかにします。

Polychlorinated biphenyls (PCBs) exposure disrupts steroid production in teleostean fishes. While this suppression of plasma steroid levels is thought to involve aryl hydrocarbon receptor (AhR) signaling, the target tissues impacted and the molecular mechanisms involved have rarely been addressed. We tested the hypothesis that AhR activation downregulates genes involved in neuroendocrine function, including the control of brain-pituitary-interrenal (BPI) and -gonadal (BPG) axes in rainbow trout. To elucidate receptor-specific signaling, we utilized a pharmacological approach using beta-naphthoflavone (BNF) and resveratrol (RVT) as AhR agonist and antagonist, respectively. The gene expression pattern in the brain was analysed using a low-density targeted trout cDNA array enriched with genes encoding proteins involved in endocrine signaling, stress response and metabolic adjustments. Upregulation of AhR and CYP1A1 gene expression with BNF and the inhibition of this response by RVT confirmed AhR-dependent signaling. RVT by itself impacted only a few genes, while BNF treatment significantly modulated the transcript level of 49 genes, many of which are involved in the neuroendocrine control of stress and reproduction. Of these, only 27% of the BNF-mediated transcriptional response was blocked by RVT, suggesting molecular regulation of neuroendocrine pathways that are also AhR-independent. Gene expression pattern for select genes seen with the microarray analysis was also confirmed using quantitative real-time PCR. Overall, our results reveal for the first time that BNF disrupts several key genes involved in the neuroendocrine control of stress and sex steroid biosynthesis, while the mode of action involves both AhR-dependent and -independent pathways in trout.