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砷与胎盘表观基因组: 解密分娩前暴露

December 6, 2016 论文选读 Comments Off on 砷与胎盘表观基因组: 解密分娩前暴露

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胎盘

胎盘是有关胎儿暴露及发育信息的丰富来源。
© Kurt Drubbel/Getty Images

专家们认为,表观遗传学变化如DNA甲基化可能与胎儿砷暴露相关健康危害有关。人们之前已经研究了砷暴露与成人及脐带血细胞DNA甲基化之间的关系,现在研究人员在表观基因组范围内对胎盘DNA甲基化与胎儿砷暴露之间的关系进行了分析。

不同细胞和组织中的甲基化形式各异,然而以往的DNA甲基化研究仅限于血细胞。通过研究胎盘细胞中的甲基化,研究人员可以对可能产生特定健康影响的组织内变化进行分析。

胎盘连接子宫壁和发育中的胎儿,很大程度上控制着胎儿的生存环境。它负责将营养物质传送给胎儿,同时将废物运出。它可以调节胎儿与母体免疫系统之间的相互作用,以及胎儿于母体血液成分的暴露。胎盘还是一个神经内分泌器官,可以产生激素、生长因子及细胞因子。“如果参与这些重要过程的基因表达发生了改变,胎儿发育和长期健康可能会受到影响,”该文章高级作者、现为埃默里大学环境表观遗传学家Carmen Marsit说道。Marsit是在达特茅斯盖泽尔医学院(Dartmouth’s GeiselSchool of Medicine)任职期间完成了这项研究。

该研究由博士后Benjamin Green主导,对“新罕布什尔州出生队列研究”中登记的343对母婴的砷暴露与胎盘全基因组DNA甲基化情况进行了比较分析。他们在母亲的尿液、趾甲及胎盘中检测了砷含量,认为饮用井水中天然存在的砷污染是母亲的主要暴露源,也有一部分暴露可能来自食物。

母亲尿液及趾甲中检测到的砷含量无法预测胎盘细胞中的甲基化,然而胎盘样品中较高砷含量与163个DNA区域甲基化水平改变有关联,尤其是研究人员在 LYRM 2基因中发现11个甲基化标记随着砷暴露增加而相应降低。当他们测量 LYRM 2的mRNA水平时,发现在靶标基因座处DNA甲基化降低与基因表达相关联。

LYRM2基因在胎盘中的功能尚不清楚,但同一家族中其他基因在金属代谢蛋白质的合成中发挥着重要作用。研究人员正试图了解观察到的表观遗传学差异的功能影响,以及它们如何影响胎儿发育。

西奈山伊坎医学院(Icahn School of Medicine at Mount Sinai)儿科医生及环境表观遗传学家Robert Wright表示,高通量DNA分析——包含数十万次比较分析——可能出现假阳性情况,所以如果一个基因中出现多次命中结果会更可靠一些。“这会增加人们对结果真实性的信任度,”并未参与这项研究的Wright说道。

Wright指出,怀孕期间沉积在胎盘中的环境化学物质通常会滞留在那里,这意味着胎盘中的化学物质含量代表了整个怀孕期间的累积暴露。比较而言,尿液检测反映相对近期的暴露,趾甲检测反映几个月之内(趾甲生长到可剪切长度所需时间)的暴露。“利用胎盘量化怀孕期间暴露情况的潜力被低估了,而这项研究证明了其价值,”Wright说道。

Wright认为这些胎盘研究代表了环境表观遗传学的前沿。大多数胎盘在婴儿出生后被丢弃,就像血液或尿液样本一样容易获取。但胎盘自身也生长且表达生长因子,这可能使其成为靶组织——例如同样生长发育的心脏、脑或肝脏——的更佳替代物,Wright说道。

即便如此,胎盘之间的表观遗传学差异不一定能反映其他组织的差异,但这种差异可以阐明环境因素对多种分子途径的影响。Marsit认为“胎盘研究提供了一种独特的方式,使我们能够在分子水平研究环境暴露如何改变较难获


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Lindsey Konkel, 居住在马塞诸塞州伍斯特的记者,专门报道科学、健康和环境相关问题。

译自EHP 124(8):A148 (2016)

翻译:周 江

本文参考文献请浏览英文原文
原文链接
http://dx.doi.org/10.1289/ehp.124-A148