Nghiên cứu tính đa hình di truyền và vai trò truyền bệnh của các thành viên trong nhóm loài Anopheles maculatus ở Việt Nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-------------------------------

Lê Thị Kim Dung

NGHIÊN CỨU TÍNH ĐA HÌNH GEN AhR VÀ AIP
Ở CÁC NẠN NHÂN PHƠI NHIỄM DIOXIN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

Hà Nội – 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-------------------------------

Lê Thị Kim Dung

NGHIÊN CỨU TÍNH ĐA HÌNH GEN AhR VÀ AIP
Ở CÁC NẠN NHÂN PHƠI NHIỄM DIOXIN
Chuyên ngành:

Di truyền học

Mã số:

62420121

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Nơng Văn Hải
2. PGS.TS. Nguyễn Huy Hồng

Hà Nội – 2018


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT................................................ 3
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ 5
DANH MỤC CÁC HÌNH...........................................................................................7
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................9
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................................12
1.1. TỔNG QUAN VỀ DIOXIN...............................................................................12
1.1.1. Khái niệm dioxin và các hợp chất tƣơng tự dioxin .................................... 12
1.1.2. Đặc tính của dioxin ..................................................................................... 13
1.1.3. Ảnh hƣởng của dioxin đối với sức khỏe con ngƣời ................................... 14
1.2. CƠ CHẾ PHÂN TỬ TÁC ĐỘNG CỦA DIOXIN ............................................15
1.2.1. Thụ thể AhR (Aryl hydrocarbon Receptor) ................................................ 15
1.2.2. Cơ chế tác động của dioxin thông qua thụ thể AhR ................................... 20
1.2.3. Dioxin gây biến đổi vật chất di truyền........................................................ 24
1.3. TỔNG QUAN VỀ GEN AhR .............................................................................26
1.3.1. Đặc điểm gen AhR ở ngƣời ........................................................................ 26
1.3.2. Vai trị của đa hình gen AhR trong đáp ứng dioxin và các chất ô nhiễm môi
trƣờng .................................................................................................................... 27
1.4. TỔNG QUAN VỀ GEN AIP .............................................................................29
1.4.1. Đặc điểm gen AIP ....................................................................................... 29
1.4.2. Đột biến gen AIP liên quan bệnh lý ở ngƣời ............................................. 31
1.5. VAI TRÒ PROTEIN AIP TRONG CON ĐƢỜNG TÍN HIỆU THƠNG QUA

THỤ THỂ AhR .........................................................................................................32
1.6. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN CÁC NẠN NHÂN PHƠI NHIỄM
DIOXIN Ở VIỆT NAM ............................................................................................34
Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................37
2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ...........................................................................37
2.2. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU .....................................................38

1


2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................................39
2.3.1. Tách chiết DNA tổng số ............................................................................. 40
2.3.2. Đo quang phổ DNA .................................................................................... 40
2.3.3. Điện di DNA trên gel Agarose ................................................................... 40
2.3.4. Khuếch đại gen bằng kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction) ............ 41
2.3.5. Giải trình tự gen tự động............................................................................. 43
2.3.6. Giải trình tự tồn bộ hệ gen biểu hiện (WES) ............................................ 44
2.3.7. Xử lý số liệu và tính tốn thống kê ............................................................ 49
2.4. ĐẠO ĐỨC TRONG NGHIÊN CỨU.................................................................50
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ..................................................................52
3.1. MỘT SỐ CHỈ SỐ SINH HỌC CỦA ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ................52
3.2. ĐA HÌNH CÁC GEN AhR VÀ AIP...................................................................56
3.2.1. Tách chiết DNA tổng số .......................................................................... 56
3.2.2. Khuếch đại các đoạn gen AhR và AIP ........................................................ 56
3.2.3. Phân tích đa hình gen AhR .......................................................................... 59
3.2.4. Phân tích đa hình gen AIP .......................................................................... 77
3.3. GIẢI TRÌNH TỰ TỒN BỘ HỆ GEN BIỂU HIỆN (WES) NGƢỜI CÓ
NỒNG ĐỘ DIOXIN TRONG MÁU CAO...............................................................87
3.3.1. Phân tích đa hình các gen AhR và AIP từ kết quả giải trình tự tồn bộ hệ
gen biểu hiện, so sánh với kết quả giải trình tự gen theo phƣơng pháp Sanger 91

3.3.2. Phân tích biến đổi di truyền một số gen liên quan cơ chế tác động của
dioxin thông qua thụ thể AhR ............................................................................... 92
KẾT LUẬN ...............................................................................................................97
KIẾN NGHỊ ..............................................................................................................98
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .......................99
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................100

2


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Phần viết tắt

Phần viết đầy đủ, nghĩa tiếng Việt

AhR

Aryl hydrocarbon Receptor

AhRR

Aryl hydrocarbon Receptor Repressor

AIP

Aryl hydrocarbon Receptor Interacting Protein

ARNT

Aryl hydrocarbon Receptor Nuclear Translocator

Bp

Base pair (Cặp bazơ)

cDNA

Coding Deoxyribonucleic acid (DNA mã hóa)

CYP

Cytochrome

Cs

Cộng sự

dbSNP

Single Nucleotide Polymorphism Database
(Cơ sở dữ liệu đa hình đơn nucleotide)

DNA

Deoxyribonucleic acid

HET

Heterozygote (Dị hợp tử)

HGVD

Human Genetic Variation Database
(Dữ liệu biến thể di truyền ngƣời)

HOM

Homozygote (Đồng hợp tử)

HSP90

90-kDa Heat Shock Protein
(Protein sốc nhiệt có khối lƣợng phân tử 90 kDa)

kDa

Kilodalton

NCBI

National Center for Biotechnology Information
(Trung tâm Quốc gia về Thông tin công nghệ sinh học

NGS

Next Generation Sequencing (Giải trình tự thế hệ mới)

PAH

Polycyclic Aromatic Hydrocarbon

(Hydrocarbon thơm đa vòng)

PCR

Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi Polymerase)

PDB

Protein Data Bank (Ngân hàng dữ liệu protein)

3


ppt

Part per trillion (Phần nghìn tỷ)

RNA

Ribonucleic acid

ROS

Reactive Oxygen Species (Gốc tự do oxy hóa)

rs

Reference single nucleotide polymorphism

TCDD

2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin

WES

Whole exome sequencing
(Giải trình tự tồn bộ exome; Giải trình tự tồn bộ hệ gen biểu hiện)

WGS

Whole genome sequencing (Giải trình tự tồn bộ hệ gen)

WHO

World Health Organization (Tổ chức Y tế thế giới)

XRE

Xenobiotic Response Element (Yếu tố đáp ứng chất lạ sinh học)

4


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng

Tên bảng

Trang

Bảng 2.1

Trình tự các cặp mồi khuếch đại 11 exon gen AhR ........................ 41

Bảng 2.2

Trình tự các cặp mồi khuếch đại 6 exon gen AIP ........................... 42

Bảng 2.3

Thành phần phản ứng PCR ............................................................. 42

Bảng 2.4

Chu trình nhiệt của phản ứng PCR ................................................. 43

Bảng 3.1

Phân nhóm đối tƣợng nghiên cứu ………………………………... 52

Bảng 3.2

Các bệnh liên quan dioxin có trong nhóm 1 ……………………... 53

Bảng 3.3.

Tuổi của đối tƣợng nghiên cứu …………………………………... 54

Bảng 3.4.

Giới tính của đối tƣợng nghiên cứu ……………………………… 54

Bảng 3.5.

Chỉ số khối cơ thể (BMI) của đối tƣợng phơi nhiễm dioxin ……..

55

Bảng 3.6.

Các đa hình gen AhR phát hiện trong nghiên cứu ………………..

60

Bảng 3.7.

So sánh tần suất các đa hình gen AhR trong nghiên cứu, tƣơng
ứng với đa hình ở các quần thể ngƣời trên thế giới (theo HGVD)

61

Bảng 3.8.

Tần suất allele, kiểu gen các đa hình exon 10 gen AhR …………… 64

Bảng 3.9.

Phân bố tần suất allele, kiểu gen của đa hình rs2066853 gen AhR
trong nghiên cứu, so sánh với các quần thể ngƣời trên thế giới

(theo HGVD) ……………………………………………………..

66

Bảng 3.10.

Tần suất các kiểu gen (GG, GA, AA) của đa hình rs2066853
gen AhR ở ba nhóm vùng phơi nhiễm dioxin …………………… 68

Bảng 3.11.

Tần suất kiểu gen GG và GA của đa hình rs2066853 gen AhR ở
nhóm 1 và nhóm 2 vùng phơi nhiễm dioxin ……………………... 69

Bảng 3.12

Phân bố tần suất allele và kiểu gen đa hình rs75519181 gen AhR
trong nghiên cứu, so sánh với các quần thể ngƣời trên thế giới
(theo HGVD) …………………………………………………….. 74

Bảng 3.13

Các đa hình gen AIP phát hiện trong nghiên cứu ……………….. 77

Bảng 3.14.

Tần suất allele, kiểu gen của 3 đa hình gen AIP trong nghiên cứu

5

78


Bảng 3.15

So sánh tần suất đa hình gen AIP trong nghiên cứu, tƣơng ứng
với đa hình ở các quần thể ngƣời trên thế giới (theo HGVD)……

79

Bảng 3.16.

Phân bố tần suất allele và kiểu gen đa hình rs2276020 gen AIP
trong nghiên cứu, so sánh với các quần thể ngƣời trên thế giới
(theo HGVD) …………………………………………………….. 84

Bảng 3.17.

Phân bố tần suất allele và kiểu gen đa hình rs641081 gen AIP
trong nghiên cứu, so sánh với các quần thể ngƣời trên thế giới
(theo HGVD) …………………………………………………….. 86
Biến thể di truyền sàng lọc từ kết quả giải trình tự tồn bộ hệ gen
biểu hiện (WES) ngƣời có nồng độ dioxin trong máu cao
88

Bảng 3.18

6

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình

Tên hình

Trang

Hình 1.1 Sơ đồ các vùng chức năng của thụ thể AhR .........................................

16

Hình 1.2 Sơ đồ con đƣờng tín hiệu cổ điển thơng qua thụ thể AhR ....................

21

Hình 1.3 Sơ đồ các con đƣờng tín hiệu cổ điển và không cổ điển thông qua thụ
thể AhR ……………………………………………………...................

23

Hình 1.4 Sơ đồ cơ chế tác động gây hậu quả của dioxin ………………….........

25

Hình 1.5 Sơ đồ vị trí và cấu trúc gen AhR ………………………………............

26

Hình 1.6 Sơ đồ vị trí và cấu trúc gen AIP ………………………………............

29

Hình 1.7 Cấu trúc protein AIP …………………………………………….........

30

Hình 1.8 Sơ đồ mạng lƣới tƣơng tác của protein AIP ……………………..........

31

Hình 2.1 Sơ đồ thiết kế nghiên cứu ………………………………………..........

39

Hình 3.1 Phân bố đối tƣợng nghiên cứu theo chỉ số BMI………………….........

55

Hình 3.2 Ảnh điện di đồ DNA tổng số …….........................................................

56

Hình 3.3 Ảnh điện di đồ sản phẩm PCR khuếch đại 11 exon gen AhR

57

Hình 3.4 Ảnh điện di đồ sản phẩm PCR khuếch đại 6 exon gen AIP

58

Hình 3.5 Sơ đồ cấu trúc gen AhR và vị trí các đa hình trên gen AhR phát hiện
trong nghiên cứu …………………………………………...................

59

Hình 3.6 Kết quả giải trình tự đoạn gen AhR có đa hình c.132T>C (p.N44=)

62

Hình 3.7 Phân bố tần suất đa hình rs3802082 trong nghiên cứu và ở các quần thể
ngƣời trên thế giới (theo HGVD - Human Genetic Variation).....................

63

Hình 3.8 Kết quả giải trình tự đoạn gen AhR có đa hình c.575-199A>T..............

64

Hình 3.9 Kết quả giải trình tự đoạn gen AhR có đa hình c.1661G>A (p.R554K)

65

Hình 3.10 Phân bố các kiểu gen của đa hình rs2066853 gen AhR ở nhóm phơi

nhiễm và khơng phơi nhiễm dioxin ………………………...................

68

Hình 3.11 Phân bố kiểu gen GG và GA đa hình rs2066853 gen AhR ở các đối

tƣợng có dioxin trong máu cao (ung thƣ và khơng ung thƣ) …….............

71

Hình 3.12 Kết quả giải trình tự đoạn gen AhR có đa hình c.1459A>G (p.N487D)

73

7


Hình 3.13 Kết quả giải trình tự đoạn gen AhR có đa hình c.1541T>C (p.I514T)

75

Hình 3.14 Sơ đồ cấu trúc gen AIP và các vị trí biến đổi đƣợc phát hiện trong

nghiên cứu ……………………………………………….....................

77

Hình 3.15 Kết quả giải trình tự đoạn gen AIP chứa các biến đổi exon 2 …….......

80

Hình 3.16 Mô phỏng thay đổi trong cấu trúc protein AIP của đột biến mới

c.124C>A (p.H42N) ……………………………………………...
Hình 3.17 Kết quả trình tự đoạn gen AIP có đa hình c.517G>A (p.E173K)

80
82

Hình 3.18 Mô phỏng thay đổi cấu trúc protein AIP của đa hình c.517G>A

(p.E173K)…………………………………………...............................

83

Hình 3.19 Kết quả giải trình tự đoạn gen AIP có đa hình c.516C>T (p.D172=)

84

Hình 3.20 Kết quả giải trình tự đoạn gen AIP có đa hình c.682S>A (p.Q228K)

85

8


MỞ ĐẦU
Dioxin là một trong số các chất ô nhiễm môi trƣờng, gây tổn thƣơng đa dạng
và phức tạp đối với cơ thể con ngƣời, làm phát sinh nhiều bệnh lý đặc biệt là ung
thƣ. Ngày nay, ô nhiễm dioxin do tồn lƣu sau chiến tranh và phát sinh từ các hoạt
động sống của con ngƣời.
Aryl hydrocarbon Receptor (AhR) là thụ thể chuyên biệt cho hydrocarbon
thơm, trong đó có dioxin và nhiều chất độc hại từ môi trƣờng, gọi chung là phối tử
(ligand). Khi AhR đƣợc hoạt hóa bởi phối tử, gây điều hòa biểu hiện các gen tham
gia nhiều quá trình sinh lý quan trọng của cơ thể nhƣ: trao đổi chất và giải độc, đáp
ứng miễn dịch, sinh trƣởng tế bào, tăng sinh tế bào, chết tế bào theo chƣơng

trình...Các cá thể khác nhau, mặc dù phơi nhiễm với các chất độc hại từ môi trƣờng
nhƣ nhau, nhƣng lại chịu ảnh hƣởng cũng nhƣ có nguy cơ với ung thƣ là khác nhau,
điều này có liên quan đến đa hình các gen AhR và AIP (Aryl hydrocarbon receptor
Interacting Protein), là những gen quan trọng trong con đƣờng chuyển hóa các chất
ngoại sinh. Do vậy, nghiên cứu đa hình gen AhR và AIP ở những ngƣời phơi nhiễm
dioxin là cần thiết, làm cơ sở cho các nghiên cứu về ảnh hƣởng của dioxin và các
chất ô nhiễm môi trƣờng ở mức phân tử, đặc biệt trong bối cảnh đánh giá nguy cơ
sức khỏe con ngƣời sống trong môi trƣờng phơi nhiễm dioxin và các chất ô nhiễm
môi trƣờng độc hại.
Trên thế giới, các nghiên cứu về gen AhR và AIP chủ yếu trên ngƣời không
phơi nhiễm dioxin. Nghiên cứu ảnh hƣởng mức độ phân tử của dioxin phần lớn trên
mơ hình động vật thực nghiệm và tế bào ni cấy, đánh giá cơ chế tác động thông
qua gây độc dioxin cấp tính, trong thời gian ngắn, chƣa có nhiều nghiên cứu trên
các đối tƣợng bị phơi nhiễm dioxin trong thời gian dài.
Ở Việt Nam, đã có những nghiên cứu về gen trên đối tƣợng phơi nhiễm dioxin
nhƣ các gen: p53, CYP1A1, CYP1B1, hOGG1, GSTM1, SOD...Tuy nhiên chƣa có
nghiên cứu nào về gen AIP cũng nhƣ đa hình trên tồn bộ exon gen AhR ở những
ngƣời phơi nhiễm dioxin. Cho đến nay, ảnh hƣởng tác động của dioxin cũng nhƣ
9


các chất ơ nhiễm mơi trƣờng qua con đƣờng tín hiệu AhR vẫn đƣợc coi là phức tạp,
chƣa đƣợc biết đầy đủ, có nhiều kết quả trái chiều nhau. Mặt khác, hiện nay cũng
chƣa có nhiều dữ liệu về các gen chịu ảnh hƣởng bởi tác động của dioxin. Gần đây,
giải mã gen thế hệ mới cho phép giải mã toàn bộ hệ gen (genome) cũng nhƣ hệ gen
biểu hiện (exome) ở ngƣời, phát hiện đƣợc các đa hình và đột biến ở nhiều gen.
Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tơi thực hiện đề tài “Nghiên cứu tính đa
hình gen AhR và AIP ở các nạn nhân phơi nhiễm dioxin”.
Mục tiêu nghiên cứu:
1. Xác định đa hình gen AhR và AIP ở các nạn nhân phơi nhiễm dioxin; Tìm hiểu

mối liên quan giữa các đa hình gen với dioxin.
2. Bƣớc đầu giải trình tự tồn bộ hệ gen biểu hiện (WES - whole exome
sequencing) ở ngƣời có nồng độ dioxin trong máu cao để xác định đa hình các
gen AhR, AIP và một số gen liên quan đến cơ chế tác động của dioxin.
Nội dung nghiên cứu:
1. Giải trình tự nucleotide tồn bộ 11 exon của gen AhR và 06 exon của gen AIP ở
các nạn nhân phơi nhiễm dioxin.
2. Phân tích, đánh giá đa hình các gen AhR, AIP và mối liên quan giữa các đa hình
gen với dioxin. Phân tích ảnh hƣởng của đa hình gen AhR và AIP tới cấu trúc và
chức năng protein
3. Giải trình tự tồn bộ hệ gen biểu hiện (WES) trên 01 đối tƣợng có nồng độ dioxin
trong máu cao.
4. Phân tích, so sánh đa hình gen AhR và AIP từ kết quả WES với kết quả giải trình tự
gen theo phƣơng pháp Sanger. Phân tích đa hình một số gen liên quan đến cơ chế
tác động của dioxin

10


Đóng góp mới của luận án:
1. Là nghiên cứu mới ở Việt Nam về giải trình tự, phân tích đa hình tồn bộ 11
exon gen AhR trên đối tƣợng nạn nhân phơi nhiễm dioxin. Xác định 01 đa
hình (rs75519181) chƣa đƣợc cơng bố có trên quần thể ngƣời Việt Nam.
2. Nghiên cứu toàn bộ 6 exon gen AIP phát hiện 01 đột biến mới c.124C>A
(p.H42N) và 01 đa hình (rs138902236) chƣa đƣợc cơng bố có trên quần thể
ngƣời Việt Nam.
3. Bƣớc đầu nghiên cứu giải trình tồn bộ hệ gen biểu hiệu (WES) đối tƣợng có
nồng độ dioxin trong máu cao, xác định đƣợc 34 biến thể di truyền ở một số
gen liên quan đến cơ chế tác động của dioxin. Góp phần làm cơ sở cho các
nghiên cứu ở mức phân tử về ảnh hƣởng của dioxin và các chất ô nhiễm môi

trƣờng độc hại.

11


Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. TỔNG QUAN VỀ DIOXIN
1.1.1. Khái niệm dioxin và các hợp chất tƣơng tự dioxin
Dioxin và các hợp chất tƣơng tự dioxin bao gồm hàng trăm hợp chất hữu cơ
độc hại, tồn tại bền vững trong môi trƣờng. Thuật ngữ “Dioxin” thƣờng đƣợc sử
dụng để nói đến hai nhóm chất là PCDD (Policlodibenzo-p-dioxin) và PCDF
(Polyclodibenzofuran). Trong đó, PCDD gồm 75 chất đồng phân (congener), đƣợc
chia thành 8 nhóm tƣơng ứng với số nguyên tử clo có trong phân tử từ 1 đến 8.
PCDF gồm 135 chất đồng phân cũng đƣợc chia 8 nhóm tƣơng ứng số nguyên tử clo.
Hợp chất tƣơng tự dioxin là các PCB (Policlobiphenyl), chúng có cấu trúc và cơ chế
gây nhiễm độc tƣơng tự dioxin. PCB gồm 209 chất đồng phân, chia thành 10 nhóm
tƣơng ứng với số nguyên tử clo từ 1 đến 10 [5, 10, 116]. Trong các nghiên cứu đánh
giá phơi nhiễm dioxin thƣờng đánh giá cả các hợp chất tƣơng tự dioxin [10].
Trong các chất dioxin thì TCDD (2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-dioxin) là
chất độc nhất hay còn gọi là chất “siêu độc”. TCDD có thể gây ảnh hƣởng đến sức
khỏe con ngƣời ngay cả khi chỉ có một lƣợng nhỏ trong cơ thể. Nồng độ của TCDD
đƣợc đo bằng đơn vị phần nghìn tỷ (ppt - part per trillion) [5, 145].
Các thông số dùng đánh giá độ độc của dioxin và hợp chất tƣơng tự dioxin
gồm có hệ số độc tƣơng đƣơng (TEF - Toxic Equivalency Factor), là độ độc của
từng chất so với độ độc của chất độc nhất là TCDD - có hệ số độc qui ƣớc bằng 1.
Hiện nay, tồn tại hai bảng hệ số độc tƣơng đƣơng: (i) - Bảng hệ số theo quy định
quốc tế (I-TEF - International TEF) và (ii) - Bảng hệ số theo Tổ chức Y tế Thế giới
(WHO-TEF - World Health Organization TEF). Chỉ số độ độc tƣơng đƣơng (TEQ Toxic Equivalency Quantity) hay còn gọi là đƣơng lƣợng độc của mỗi chất đƣợc
tính bằng nồng độ của chất đó nhân với hệ số TEF tƣơng ứng. Giá trị TEQ của
dioxin thể hiện tổng độ độc của tất cả các chất đồng phân trong nhóm. Giá trị TEQ

phản ánh một cách đầy đủ và tồn diện mức độ ơ nhiễm, là giá trị quan trọng để
đánh giá tác động độc hại của dioxin và các hợp chất tƣơng tự dioxin [10, 191].
12


1.1.2. Đặc tính của dioxin
Một trong những đặc điểm nổi bật của dioxin là độ bền vững cao về các mặt
vật lý, hóa học và sinh học. Dioxin tồn lƣu trong các mơi trƣờng khác nhau nhƣ:
khơng khí, nƣớc, đất, trầm tích và cơ thể sinh vật. Dioxin tồn tại bền vững, lâu dài
nhất là ở trong đất. Thời gian bán hủy của dioxin ở bề mặt đất với độ sâu 0,1 cm là
khoảng 9 - 15 năm, ở các lớp đất sâu hơn thì thời gian bán hủy có thể kéo dài từ 25 100 năm. Thời gian bán hủy của dioxin trong cơ thể ngƣời là từ 5 - 12 năm [5, 7, 9].
Dioxin có thể xâm nhập vào cơ thể ngƣời và động vật từ nhiều nguồn khác nhau và
theo các con đƣờng khác nhau. Ví dụ nhƣ ngấm qua da, hít thở phải đất, khói thải
chứa dioxin hoặc ăn thực phẩm chứa dioxin. Khoảng 90% dioxin vào cơ thể ngƣời
qua đƣờng ăn uống thực phẩm nhiễm dioxin [168]. Với đặc tính ái mỡ (lipophilic)
và kị nƣớc (hydrophobic), khi xâm nhập vào cơ thể ngƣời và động vật, dioxin tích
lũy chủ yếu trong mơ mỡ và đào thải rất chậm. Vì vậy, các nhà nghiên cứu thƣờng
lấy mỡ, máu và sữa mẹ để đánh giá độ tồn lƣu của dioxin trong cơ thể. Khi nồng độ
dioxin trong cơ thể cao sẽ tích tụ trong gan và liên kết bền vững với các protein có
trong gan [89].
Từ năm 1961 đến 1972, Mỹ đã tiến hành cuộc chiến tranh hóa học tại miền
Nam Việt Nam. Trong cuộc chiến tranh này, quân đội Mỹ đã phun rải gần 80 triệu
lít chất độc hóa học mục đích phát quang và phá hoại mùa màng. Các chất độc hóa
học mà Mỹ sử dụng (chất da cam, chất hồng, chất tím, chất xanh lá cây và chất
trắng), trong đó nguồn chủ yếu là chất da cam đều có chứa tạp chất dioxin; có ít
nhất 366 kg dioxin đƣợc rải xuống miền Nam Việt Nam [5, 10]. Chất độc da
cam/dioxin đã phá hủy nghiêm trọng môi trƣờng, gây ra hậu quả nặng nề và lâu dài
đối với sức khỏe con ngƣời Việt Nam [2, 7]. Các nghiên cứu cho thấy, đã nhiều
năm sau chiến tranh nhƣng nồng độ dioxin vẫn còn rất cao trong cơ thể ngƣời dân
sống tại những vùng sinh thái bị nhiễm chất độc hóa học nặng, nhƣ trong khu vực

và xung quanh các sân bay Đà Nẵng, Biên Hoà và Phù Cát [2, 10, 35, 69].
Ngày nay, ô nhiễm dioxin còn phát sinh bởi các hoạt động sống của con
ngƣời. Dioxin là chất không mong muốn, phát sinh trong quá trình sản xuất các hợp
13


chất hữu cơ chứa clo và là sản phẩm phụ của các quá trình sản xuất này. Dioxin
phát sinh trong các quá trình đốt cháy nhƣ: cháy nhiên liệu trong các nhà máy, thiêu
hủy rác thải sinh hoạt, công nghiệp, y tế và phát sinh từ nguồn khí thải của các
phƣơng tiện giao thơng. Có thể nói dioxin là một loại sản phẩm của nhiệt: Vật chất,
vật liệu hữu cơ chứa clo + nhiệt độ cao  Dioxin. Có tới 95% lƣợng dioxin đƣợc
phát thải vào mơi trƣờng chính là từ các lị đốt rác thải bẩn có chứa tác nhân clo [5].
Ngoài ra, dioxin thƣờng lẫn tạp trong thành phần của các thuốc bảo vệ thực vật. Do
vậy, vấn đề ô nhiễm cũng nhƣ những ảnh hƣởng của chất độc hóa học dioxin lên
mơi trƣờng sinh thái và sức khỏe con ngƣời vẫn là một vấn đề lớn, không chỉ ở Việt
Nam - đất nƣớc phải gánh chịu thảm họa chất độc da cam/dioxin do Mỹ để lại, mà
vấn đề này cịn mang tính tồn cầu.
1.1.3. Ảnh hƣởng của dioxin đối với sức khỏe con ngƣời
Chất độc dioxin gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đối với môi trƣờng sinh thái và
đặc biệt là đối với sức khoẻ con ngƣời. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra, dioxin có khả
năng gây tổn thƣơng đa dạng và phức tạp đối với cơ thể con ngƣời, làm phát sinh
nhiều hội chứng bệnh lý ở các cơ quan khác nhau trong cơ thể. Ví dụ: gây dị tật
bẩm sinh; phát sinh ung thƣ; gây bệnh lý ở các cơ quan: tuần hồn, hơ hấp, thần
kinh, cơ quan tạo máu, sinh sản... Dioxin không chỉ gây tổn hại tới sức khỏe của
ngƣời bị nhiễm mà còn gây ảnh hƣởng tới con cái họ ở những thế hệ kế tiếp trong
tƣơng lai [3, 6, 50, 78, 132, 149]. Điều khác biệt giữa dioxin và các chất độc mơi
trƣờng khác là ở chỗ, dioxin có khả năng gây ảnh hƣởng ngay cả ở những liều
lƣợng nhỏ (picogram) và ảnh hƣởng có thể kéo dài ở thế hệ con cái tiếp theo [10].
Dioxin là tác nhân gây ung thƣ. Từ năm 1997, cơ quan Nghiên cứu Ung thƣ
Quốc tế (IARC - International Agency for Research on Cancer) và Tổ chức Y tế

Thế giới (WHO - World Health Organization) đã xếp TCDD vào danh sách các chất
gây ung thƣ nhóm 1 (nhóm cao nhất), tức là nhóm có đủ bằng chứng xác nhận là
chất gây ung thƣ trên ngƣời. Năm 2001, chƣơng trình Độc học Quốc gia Hoa kỳ đã
đƣa dioxin vào nhóm “các chất gây ung thƣ cho ngƣời” [20, 99]. Gần đây (năm
2016), kết quả của một nghiên cứu phân tích tổng hợp (meta-analysis) cho thấy
14


nồng độ TCDD trong máu có liên quan lớn đến tỷ lệ tử vong ở tất cả các loại ung
thƣ, đặc biệt là đối với ung thƣ hạch không Hodgkin (non-Hodgkin’s lymphoma)
[196]. Các nghiên cứu dịch tễ học đã chỉ ra rằng, phơi nhiễm dioxin ở nồng độ thấp
có thể gây ra tác động bất lợi về mặt lâm sàng và cận lâm sàng lên các chức năng
nhận thức xã hội [132, 134, 136]. Bộ Y tế Việt Nam (năm 2008) đã công bố danh
mục 17 bệnh, tật, dị tật, dị dạng có liên quan đến phơi nhiễm với chất độc hóa
học/dioxin (phụ lục). Ngồi ra, cịn có nhiều rối loạn bệnh lý khác nhƣ: suy giảm
miễn dịch, dị dạng tinh trùng, lạc nội mạc tử cung, ung thƣ tinh hoàn, ung thƣ vú,
ung thƣ thận... cũng đƣợc cho là có ảnh hƣởng bởi dioxin [167, 196].
1.2. CƠ CHẾ PHÂN TỬ TÁC ĐỘNG CỦA DIOXIN
1.2.1. Thụ thể AhR (Aryl hydrocarbon Receptor)

1.2.1.1. Cấu trúc của thụ thể AhR
Thụ thể AhR – thụ thể chuyên biệt cho hydrocarbon thơm trong đó có dioxin,
đƣợc hoạt hóa bởi các phối tử (ligand). Phối tử của AhR đƣợc chia làm 2 nhóm: (i) Các chất sinh ra từ hoạt động đời sống của con ngƣời, bao gồm các chất ô nhiễm
môi trƣờng, một số dƣợc phẩm. (ii) - Các chất có nguồn gốc tự nhiên, đƣợc tổng
hợp bởi vi khuẩn, thực vật, động vật hoặc nội sinh trong cơ thể ngƣời nhƣ:
kynurenine, indirubin, indole pyruvic acid, indole-3-acetate, indol-3-aldehyde, 6formylindolo [3,2-b] carbazole (FICZ)... [11, 125, 188]. Phối tử của AhR đƣợc quan
tâm nghiên cứu nhiều nhất từ trƣớc đến nay là các chất gây ô nhiễm mơi trƣờng nhƣ
hydrocarbon thơm đa vịng (PAHs - Polycyclic Aromatic Hydrocarbons), các chất
dioxin và chất tƣơng tự dioxin. Thụ thể AhR làm trung gian cho tác động gây độc
của các chất ô nhiễm môi trƣờng [50, 51]. Trong số các chất dioxin thì TCDD đƣợc

coi là phối tử điển hình của thụ thể AhR [17, 50, 95].
AhR là một thành viên của họ protein thuộc yếu tố phiên mã (Transcription
factor). Protein AhR có cấu trúc bHLH/PAS (basic Helix-Loop-Helix/Per-ArntSim); bao gồm các vùng đảm nhiệm các chức năng nhƣ: liên kết phối tử, liên kết
gen đích, liên kết các protein thành phần và vùng chức năng hoạt hóa phiên mã
(Hình 1.1) [11, 129, 177].
15


Hình 1.1. Sơ đồ các vùng chức năng của thụ thể AhR [177]
bHLH: basic Helix-Loop-Helix. PAS: Per-Arnt-Sim, gồm PAS-A và PAS-B. HSP90: Heat
Shock Protein 90 kilodalton. Q-rich: vùng giàu Glutamine. Các vạch kẻ màu xanh chỉ vị trí
các vùng chức năng trên AhR, tương ứng với chức năng nêu ở phần chữ.

Các vùng chức năng của AhR bao gồm: vùng bHLH (basic Helix-LoopHelix) nằm phía đầu cuối N (N-terminal) của protein, là vùng có đặc tính bảo thủ
cao, chứa khoảng 60 amino acid. Tại phía đầu cuối N của bHLH chứa vị trí liên kết
AhR với trình tự DNA tại vùng promoter của gen đích. Cịn phía đầu cuối C (Cterminal) của bHLH là cấu trúc xoắn - móc - xoắn (HLH - Helix-Loop-Helix) có vai
trị tạo điều kiện thuận lợi cho tƣơng tác protein - protein, để hình thành liên kết
giữa AhR với protein HSP90 (Heat Shock Protein 90 kDa) và protein ARNT trong
nhân tế bào [54, 129]. Vùng PAS (Per-Arnt-Sim) bao gồm PAS-A và PAS-B chứa
khoảng 250 đến 300 amino acid. PAS là cụm từ viết tắt của tên 3 loại protein có
trình tự tƣơng đồng: protein nhịp sinh học (Per - Period circadian protein), protein
chuyển vị nhân AhR (ARNT - AhR Nuclear Translocator) và protein Sim (Singleminded). Trong vùng PAS chứa vị trí liên kết phối tử (LBD - Ligand Binding
Domain) và vị trí liên kết của AhR với các protein thành phần. Cuối cùng là vùng
Q-rich (giàu Glutamine) nằm ở đầu C của protein đóng vai trị hoạt hóa phiên mã
các gen đích [11, 94, 175, 177]. Về mặt cấu trúc, đầu N của thụ thể AhR có đặc tính
bảo thủ cao trong các động vật có vú. Ngƣợc lại, đầu C bộc lộ nhiều khác biệt giữa
các lồi là kết quả của các đa hình di truyền. Các biến thể protein AhR giữa các loài
phần lớn là do khác biệt về chiều dài của protein [194].
16

1.2.1.2. Vai trò của protein AhR trong cơ thể người và động vật
Protein AhR phân bố ở hầu hết các mô trong cơ thể, đặc biệt là trong hệ miễn
dịch. Mức độ biểu hiện AhR khác nhau ở các mô, có nhiều nhất ở gan, phổi, lá lách,
thận và nhau thai [42, 194]. Sự điều hòa biểu hiện gen AhR phụ thuộc vào các giai
đoạn phát triển của cơ thể [11, 125]. Protein AhR hoạt động nhƣ một yếu tố điều
hòa biểu hiện các gen tham gia đảm nhiệm các chức năng sinh lý quan trọng của cơ
thể. Nghiên cứu trên chuột đột biến mất chức năng gen AhR cho thấy giảm khả năng
sinh sản, bất thƣờng trong phát triển gan và giảm tích lũy tế bào lympho trong lách
và hạch bạch huyết [165, 187]. AhR liên quan đến điều hịa các q trình: tăng sinh
tế bào, điều khiển chu trình tế bào, chết tế bào theo chƣơng trình (apoptosis) và liên
quan đến các bệnh lý ở ngƣời [62, 159]. AhR tham gia biệt hóa nhiều loại tế bào
trong giai đoạn sớm của quá trình phát triển cá thể, bao gồm: tế bào T của hệ miễn
dịch, tế bào thần kinh, tế bào gan, tế bào gốc tạo máu, các tế bào của hệ bạch huyết
[60, 63, 91, 105]. Hơn thế nữa, sự hoạt hóa liên tục AhR có thể đóng vai trị quan
trọng trong cảm ứng các tế bào gốc [40, 62]. AhR đóng vai trị thiết yếu trong việc
duy trì cân bằng nội mơi trong tế bào [194]. Vai trò của AhR cũng đƣợc nghiên cứu
rộng rãi trong ức chế miễn dịch [155, 177]. Ngƣời ta cho rằng, khi cơ thể tích tụ
dioxin có thể chứa protein AhR đƣợc hoạt hóa lâu dài, thƣờng xuyên, dẫn đến trạng
thái ức chế miễn dịch thƣờng xuyên và liên tục [160].
Từ trƣớc tới nay, vai trò của AhR đƣợc nghiên cứu chủ yếu trong lĩnh vực
độc học và miễn dịch. Gần đây, AhR trở thành đối tƣợng đƣợc nhiều nhà khoa học
quan tâm nghiên cứu do có vai trị quan trọng trong hoạt động của nhiều hệ thống
cơ quan trong cơ thể [124].

1.2.1.3. Vai trò protein AhR đối với bệnh ung thư
Trong nhiều thập kỷ qua, thụ thể AhR đƣợc quan tâm nghiên cứu nhiều
khơng chỉ bởi có vai trị quan trọng trong cơ chế chuyển hóa các chất độc, mà còn
liên quan đến sự phát sinh ung thƣ gây ra bởi các phối tử [54]. Hoạt động của AhR
đối với ung thƣ có liên quan đến nhiều cơ chế khác nhau nhƣ: Ức chế hoạt động của

các gen kháng ung thƣ trong cơ thể nhƣ các gen p53, BRCA1; Thúc đầy sự biến đổi
17


của tế bào gốc và quá trình tạo mạch (angiogenesis) - q trình tạo mạch có vai trị
quan trọng trong phát triển và tiến triển của ung thƣ; Thay đổi sự tồn tại, sự tăng
sinh và biệt hóa tế bào bằng cách làm gián đoạn chu kỳ tế bào, ngăn cản chết tế bào
theo chƣơng trình (apoptosis), ức chế tƣơng tác tế bào, biến đổi môi trƣờng ngoại
bào và tƣơng tác của tế bào với môi trƣờng ngoại bào; Tác động thơng qua con
đƣờng tín hiệu của thụ thể estrogen và cơ chế viêm [46, 165]. Nhiều bằng chứng
thực nghiệm cho thấy AhR đóng vai trị trong q trình phát sinh, thúc đẩy và tiến
triển của ung thƣ [13, 40]. Thông qua thụ thể AhR, dioxin ảnh hƣởng lên các giai
đoạn của ung thƣ nhƣ: giai đoạn khởi đầu, phát triển, tiến triển và di căn [165]. Các
số liệu nghiên cứu dịch tễ và động vật thực nghiệm cho thấy có sự liên quan giữa
bất thƣờng chức năng của AhR với ung thƣ [14, 46, 61]. Mức độ biểu hiện của AhR
trên các bệnh nhân có khối u ở các cơ quan nhƣ: tuyến giáp, đại tràng, tụy, dạ dày
cũng nhƣ ở các bệnh nhân ung thƣ tuyến tiền liệt, đƣờng tiết niệu, phổi, thực quản,
là cao hơn so với ngƣời bình thƣờng. Vị trí biểu hiện của AhR trong tế bào chất và
trong nhân tế bào cũng khác nhau giữa các mô [65, 147, 154]. Ở các khối u đƣờng
tiết niệu, có mối liên hệ giữa sự gia tăng lƣợng protein AhR trong nhân tế bào với
sự tăng trƣởng của khối u. Vì vậy, căn cứ vào hàm lƣợng của AhR trong nhân tế
bào có thể tiên đốn cho cấp độ của khối u [154]. AhR liên quan đến sự phát sinh
ung thƣ không chỉ theo cách tác động trực tiếp lên các tế bào ung thƣ, mà còn tác
động thơng qua hệ miễn dịch [142]. Có nhiều nghiên cứu cho thấy mối liên quan
lớn giữa mức độ hoạt hóa cao AhR với sự tiến triển ung thƣ cũng nhƣ với tỷ lệ mắc
ung thƣ [46, 182, 196]. Thực nghiệm trên chuột bị gây nhiễm chất hydrocarbon
thơm đa vòng (PAH) cho thấy, trong nhóm chuột mang hai alen AhR ngun vẹn
(ký hiệu là AhR+/+) thì có tới 47% mắc ung thƣ tế bào biểu mơ. Trong khi đó,
những chuột khơng có gen AhR (ký hiệu là AhR-/- , đƣợc tạo bởi gây đột biến mất
chức năng gen AhR) thì khơng mắc ung thƣ [58, 120]. Một thí nghiệm khác cũng

cho kết quả tƣơng tự, Benzo[a]pyrene (B[a]P) - một đại diện của chất hydrocarbon
thơm đa vòng (PAH), gây ung thƣ da trên chuột có kiểu gen AhR+/+ nhƣng khơng
gây ung thƣ cho chuột có gen AhR bị bất hoạt hồn toàn (AhR -/-) [172]. Nghiên

18


cứu trên chuột chuyển gen cho thấy, AhR có khả năng thúc đấy quá trình phát sinh
ung thƣ gan ở chuột [121]. Các nghiên cứu in vivo trên chuột đối với ung thƣ gan và
dạ dày cho thấy, gen AhR có tiềm năng là gen tiền ung thƣ (pro-oncogene) [13, 165].
Ngồi ra, AhR đóng vai trị quan trọng trong giảm kết dính tế bào dẫn đến gia tăng
sự xâm lấn mô và di căn của tế bào ung thƣ. AhR đóng vai trị trung gian kích thích
sự di cƣ và chuyển đổi của tế bào biểu mô sau khi tiếp xúc với TCDD [37]. Điều
đáng chú ý là, ngay cả khi khơng đƣợc hoạt hóa bởi các phối tử từ mơi trƣờng thì
mức độ biểu hiện gen AhR vẫn tăng cao trong nhiều loại khối u so với các mô xung
quanh [198]. Điều này xảy ra trong các loại ung thƣ nhƣ: ung thƣ vú [199], biểu mô
tuyến ở phổi [33], tụy [92], dạ dày [147], ung thƣ máu [70], tuyến tiền liệt [65], biểu
mô đƣờng niệu [80] hay u xơ tử cung [39].
Mặt khác, các kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, protein AhR khơng chỉ có
vai trị thúc đẩy sự hình thành và phát triển của ung thƣ, mà nó cịn có vai trị ức chế
q trình ung thƣ. Các tác động này mang tính đặc trƣng tế bào và mơ [46, 165].
AhR có thể hoạt động nhƣ một gen ức chế khối u (tumor suppressor gene) và gen trở
nên khơng hoạt động trong q trình hình thành khối u ở một số điều kiện nhất định
[45, 54, 146]. Thử nghiệm in vitro cho thấy, sự hoạt hóa AhR bởi các phối tử nhƣ
TCDD có thể ức chế q trình di căn của dịng tế bào ung thƣ vú [68, 75]. Khi
nghiên cứu trên chuột chuyển gen ung thƣ biểu mơ tuyến tiền liệt cho thấy, nhóm
chuột bị đột biến mất chức năng gen AhR (AhR-/-) có sự gia tăng sự hình thành các
khối u manh tràng và đại tràng, phát triển u tuyến tiền liệt, với tần suất cao hơn so
với nhóm chuột có gen AhR hoạt động (AhR+/+), điều này cho thấy AhR đóng vai
trị trong ức chế hình thành khối u. Chuột mang gen AhR nguyên vẹn (AhR+/+) có

thời sống kéo dài và khởi phát bệnh ung thƣ máu muộn hơn so với chuột thiếu gen
AhR (AhR+/- hoặc AhR-/-) [53, 87].
Cơ chế phân tử của thụ thể AhR trong các giai đoạn bệnh lý ở nhiều loại ung
thƣ vẫn còn là thách thức lớn với các nhà nghiên cứu. Hiện nay, thụ thể AhR đƣợc
coi là đích của dƣợc phẩm trong điều trị nhiều bệnh và là mục tiêu tiềm năng cho
hóa trị ung thƣ [94, 164].
19


1.2.2. Cơ chế tác động của dioxin thông qua thụ thể AhR

1.2.2.1. Con đường tín hiệu cổ điển thơng qua thụ thể AhR
Cơ chế phân tử tác động của dioxin thông qua thụ thể AhR theo con đƣờng
cổ điển đã đƣợc quan tâm nghiên cứu trong nhiều thập kỷ qua [94, 125, 175, 194].
Các nghiên cứu đều chỉ ra, dioxin tác động lên tế bào chủ yếu thông qua thụ thể
AhR. Khi vào tế bào, dioxin liên kết với thụ thể AhR và quá trình này là khâu cơ
bản trong cơ chế tác động của dioxin. Điều đáng chú ý là, độ độc càng cao thì mối
liên kết dioxin với thụ thể AhR càng bền vững [159, 196]. Tƣơng tác giữa TCDD
với thụ thể AhR đóng vai trị là tác nhân hoạt hóa mạnh mẽ q trình phiên mã các
gen đích của AhR [159].
Trong điều kiện bình thƣờng khơng có mặt của phối tử, AhR ở trạng thái
không hoạt động trong tế bào chất, hình thành phức hệ liên kết với các protein thành
phần nhƣ: AIP, p23 và hai phân tử HSP90. Khi phối tử của AhR nhƣ là dioxin,
khuếch tán qua màng tế bào vào liên kết với thụ thể AhR, phức hệ AhR lúc này đƣợc
hoạt hóa, thay đổi cấu hình và vận chuyển vào trong nhân tế bào. Trong nhân tế bào,
AhR đƣợc giải phóng khỏi hệ thống phức hợp các protein thành phần và tƣơng tác
với nhân tố chuyển vị nhân ARNT (Aryl hydrocarbon Receptor Nuclear Translocator)
hình thành phức hệ AhR/ARNT. Phức hệ AhR/ARNT sau đó liên kết với vị trí DNA
đặc biệt trên gen đích, gọi là yếu tố đáp ứng với chất lạ sinh học XRE (Xenobiotic
Response Element), đƣợc xác định bởi trình tự lõi 5-GCGTG-3’ trên vùng promoter

của các gen đích [155, 188, 194]. Điều đáng chú ý là, mặc dù trình tự lõi là cơ sở
cho sự gắn kết phức hệ AhR/ARNT với DNA gen đích, nhƣng ái lực liên kết lại
chịu ảnh hƣởng bởi trình tự bên cạnh trình tự lõi [38]. Sự tƣơng tác giữa phức hệ
AhR/ARNT với trình tự XRE trên gen đích dẫn đến một số chất đồng hoạt hóa CoA
(Co-Activator) liên kết với phức hệ, qua đó gây điều hịa biểu hiện gen đích.
Trong số các gen đích của con đƣờng tín hiệu cổ điển thơng qua thụ thể AhR
có các gen mã hóa cho hệ enzyme chuyển hóa thuốc/các chất ngoại sinh ở pha 1 và
pha 2. Ví dụ nhƣ các enzyme: CYP1A1, CYP1A2, CYP1B1, CYP2S2 trong họ
cytochrome (CYP) P450. Các enzyme pha 2 nhƣ: GST (Glutathione S-Transferase),
20


UDPGT (Uridine Diphosphate Glucuronosyl Transferase), ALDH (Aldehyde
Dehydrogenase) và một số enzyme khác tham gia vào các q trình chuyển hóa. Sự
hoạt hóa biểu hiện gen mã hóa cho các enzyme này là khác nhau giữa các loài và
các cá thể trong cùng một loài [22, 46, 82, 155]. Sự tăng cƣờng biểu hiện các gen
đích, tham gia vào con đƣờng chuyển hóa các chất thơng qua thụ thể AhR thƣờng
dẫn đến phát sinh độc tính và gây ung thƣ [165].

Hình 1.2. Sơ đồ con đường tín hiệu cổ điển thơng qua thụ thể AhR [177]
(1) Khi chưa có phối tử, AhR liên kết với các protein: AIP, HSP90, p23, acin. (2) Phối
tử (ligand) qua màng tế bào vào liên kết với phức hệ AhR. (3) Phức hệ AhR - phối tử
vận chuyển vào nhân tế bào. (4) AhR cùng phối tử tách khỏi phức hệ protein, đến liên
kết với ARNT. (5) Phức hệ AhR - ARNT liên kết vị trí đáp ứng chất lạ sinh học (XRE)
trên gen đích để điều hịa biểu hiện gen đích. (6) Một số gen đích. (7) Các cơ chế điều
hịa con đường tín hiệu AhR. 7A - Protein AhRR cạnh tranh AhR để liên kết với ARNT.
7B - Chuyển hóa phối tử của AhR bởi enzym CYP1A1. 7C - Phân giải thụ thể AhR.

Tác động của dioxin thông qua thụ thể AhR đƣợc điều hòa bởi ba cơ chế: (i)
- Phân giải thụ thể AhR bởi enzyme proteasome, (ii) - Chuyển hóa phối tử của AhR

bởi enzyme CYP1A1 và (iii) - Hoạt động của protein AhRR (Aryl hydrocarbon
Receptor Repressor) có vai trị ức chế AhR. Gen AhRR cũng là một trong những gen
đích đƣợc hoạt hóa bởi tín hiệu AhR. Giống nhƣ AhR, các protein AhRR đƣợc tạo
21


thành cũng có khả năng tƣơng tác với protein ARNT trong nhân tế bào và sau đó
gắn với trình tự đáp ứng chất lạ sinh học (XRE) trên nhiều gen. Nhƣ vậy, AhRR ức
chế phản hồi tín hiệu AhR theo cách cạnh tranh với AhR trong cả tƣơng tác với
ARNT cũng nhƣ gắn kết với trình tự XRE trên các gen đích. Do đó ức chế hoạt
động phiên mã của gen AhR [177, 188, 194].
Mặc dù sự hoạt hóa AhR bởi dioxin đƣợc chứng minh là gây ra các hậu quả
nghiêm trọng nhƣ bất thƣờng trong phát triển bào thai (quái thai), phát sinh ung thƣ
[155]. Tuy nhiên cho đến nay, thành phần các gen đích cũng nhƣ những thay đổi
trong biểu hiện gen đích, gây ra bởi dioxin thơng qua thụ thể AhR vẫn còn gây tranh
cãi và nhiều điều chƣa đƣợc làm sáng tỏ [16]. Các sự kiện về mặt phân tử dẫn đến
hoạt hóa thụ thể AhR và liên kết với DNA gen đích đã đƣợc biết đến nhiều, trong
khi cơ chế phân tử tác động của dioxin lên các gen đích thơng qua thụ thể AhR thì
vẫn chƣa đƣợc hiểu biết một cách đầy đủ [194].

1.2.2.2. Con đường tín hiệu khơng cổ điển thơng qua thụ thể AhR
Theo con đƣờng tín hiệu cổ điển nhƣ mơ tả ở trên, khi vào trong nhân tế bào,
AhR liên kết với protein ARNT, sau đó phức hệ protein AhR/ARNT gắn với yếu tố
đáp ứng chất lạ sinh học (XRE) đƣợc xác định bởi trình tự lõi 5’-GCGTG-3’ trên
vùng promotor của các gen đích, có sự tham gia của các protein đóng vai trị đồng
hoạt hóa (Co-A), qua đó điều hịa biểu hiện gen đích nhƣ: CYP1A1, CYP1A2,
CYP1B1, AhRR…Tuy nhiên, khi phân tích trình tự các gen đích đáp ứng dioxin thì
thấy nhiều gen khơng chứa trình tự lõi nhƣ đã nêu ở trên. Điều đó cho thấy, AhR
điều hịa phiên mã gen đích thơng qua con đƣờng khác mà khơng liên quan đến
trình tự XRE trên gen đích. Gen ức chế hoạt hóa Plasminogen-1 (PAI-1 Plasminogen Activator Inhibitor-1) là một đại diện gen đích của thụ thể AhR nhƣng

khơng chứa vị trí trình tự XRE nhƣ các gen đích khác trong con đƣờng tín hiệu cổ
điển. Huang và Elferink (2012) đã mơ tả vị trí NC-XRE (Non-consensus XRE) trên
vùng promoter của gen PAI-1. Vị trí này có trình tự khác với trình tự XRE ở các
gen đích trong con đƣờng cổ điển nêu ở trên. Vị trí NC-XRE chứa bốn lần lặp lại
của trình tự 5’-GGGA-3’. Một điểm khác nữa ở con đƣờng khơng cổ điển đó là, để
22


liên kết đƣợc với trình tự NC-XRE, AhR cần kết hợp với protein KLF6 (Kruppellike Factor 6) và có sự đồng tham gia của protein CPS1 (Carbamoyl Phosphate
Synthase 1) [76, 192, 194]. Nghiên cứu cho thấy gen mã hóa protein KLF6 là gen
áp chế khối u (tumor suppressor), đột biến gen KLF6 liên quan đến một số bệnh ung
thƣ ở ngƣời nhƣ ung thƣ gan, tuyến tiền liệt, đại trực tràng [23].

Hình 1.3. Sơ đồ các con đƣờng tín hiệu
cổ điển và không cổ điển thông qua thụ thể AhR [194]
(1) Khi chưa có phối tử, AhR liên kết với các protein: AIP, HSP90, p23. (2) Phối tử
(chấm tròn đen) liên kết với phức hệ AhR và di chuyển vào trong nhân tế bào. (3) Theo
con đường tín hiệu cổ điển: AhR cùng phối tử tách khỏi phức hệ protein, liên kết với
Arnt và gắn vào vị trí XRE trên gen đích CYP1A1. Cùng với protein CoA, AhR gây điều
hịa biểu hiện gen đích CYP1A1. (4) Theo con đường tín hiệu không cổ điển: AhR
cùng phối tử sau khi tách khỏi phức hệ protein, liên kết với KLF6 và gắn vào trình tự
NC-XRE trên gen đích p21Cip1 . Cùng với protein CPS1 tham gia điều hịa biểu hiện
gen đích p21Cip1. (5) Gen CYP1A1 được biểu hiện tạo ra enzym CYP1A1 có vai trị
chuyển hóa các chất, trong đó có phối tử của AhR.

23