肝臓におけるPPARα経路活性化の初期microRNA指標

Early microRNA indicators of PPARα pathway activation in the liver.

• Brian N Chorley
• Gleta K Carswell
• Gail Nelson
• Virunya S Bhat
• Charles E Wood

抄録

マイクロRNA（miRNA）は短いノンコーディングRNAであり、遺伝子発現の転写後制御に重要な役割を果たしています。また、miRNAの変化を特定の標的経路に結びつける情報は限られているが、miRNAは様々な環境曝露や健康影響の初期のバイオマーカーとしても有望な情報源となっている。本研究では、ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体α（PPARα）経路の活性化因子として知られているフタル酸ジ（2-エチルヘキシル）（DEHP）に7日間および28日間、飼料中の0、750、1500、3000、6000ppmの濃度で曝露した雄性B6C3F1マウスの肝臓miRNAを測定した。試験した最高用量では、DEHPは7日後に61のmiRNAを、28日後に171のmiRNAを変化させ、48のmiRNAが時間的に重複していた。これらの48の共通miRNAを解析したところ、PPARα関連の標的や肝障害や癌に関連する他の経路で濃縮されていることが示唆された。明らかな用量傾向を示す10のmiRNAのうち、4つのmiRNAがPPARα経路に関連していた：mmu-miRs-125a-5p、-182-5p、-20a-5p、-378a-3p。mmu-miRs-182-5pおよび-378a-3pは、7日間の暴露後、DEHPおよびPPARα活性の弱いフタル酸ジオクチルフタレートおよびフタル酸n-ブチルベンジルの2つの関連フタル酸エステルの用量範囲にわたって、デジタルドロップPCRを用いて測定された。転写ベンチマーク線量解析によるmmu-miRs-182-5pおよび-378a-3pの解析により、DEHPが最大の活性を有することが正しく同定された。しかし、これらのmiRNAに基づくDEHPのベンチマーク線量推定値（平均163、範囲126-202mg/kg/日）は、PPARα標的遺伝子の値（平均74、範囲29-183mg/kg/日）よりも平均的に高かった。これらの知見は、PPARα経路活性の推定されるmiRNAバイオマーカーを同定し、初期のmiRNAの変化を化学的効力の層別化に利用できる可能性を示唆している。

MicroRNAs (miRNAs) are short non-coding RNA species that play key roles in post-transcriptional regulation of gene expression. MiRNAs also serve as a promising source of early biomarkers for different environmental exposures and health effects, although there is limited information linking miRNA changes to specific target pathways. In this study, we measured liver miRNAs in male B6C3F1 mice exposed to a known chemical activator of the peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PPARα) pathway, di(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP), for 7 and 28 days at concentrations of 0, 750, 1500, 3000, or 6000 ppm in feed. At the highest dose tested, DEHP altered 61 miRNAs after 7 days and 171 miRNAs after 28 days of exposure, with 48 overlapping miRNAs between timepoints. Analysis of these 48 common miRNAs indicated enrichment in PPARα-related targets and other pathways related to liver injury and cancer. Four of the 10 miRNAs exhibiting a clear dose trend were linked to the PPARα pathway: mmu-miRs-125a-5p, -182-5p, -20a-5p, and -378a-3p. mmu-miRs-182-5p and -378a-3p were subsequently measured using digital drop PCR across a dose range for DEHP and two related phthalates with weaker PPARα activity, dioctyl phthalate and n-butyl benzyl phthalate, following 7-day exposures. Analysis of mmu-miRs-182-5p and -378a-3p by transcriptional benchmark dose analysis correctly identified DEHP as having the greatest potency. However, benchmark dose estimates for DEHP based on these miRNAs (average 163; range 126-202 mg/kg-day) were higher on average than values for PPARα target genes (average 74; range 29-183 mg/kg-day). These findings identify putative miRNA biomarkers of PPARα pathway activity and suggest that early miRNA changes may be used to stratify chemical potency.