基于表观遗传学方法评估大气细颗粒物对人体心血管疾病的健康效应

The health risk of cardiovascular disease that general population exposed to particulate are of special concern, however, the association are not well understood. Epigenetic modifications are in response to particle pollution, and can be tool for exploring the mechanisms and the importance of the pathway in the association between atmospheric particle pollution and a cardiovascular outcome. In this present study, elderly and young population are recruited for personal PM2.5 exposure measurement in different seasons of two years, and the PM2.5 exposure characters are analyzed. Blood and urine samples of subjects are collected before and after the PM2.5 sampling campaign of each season, to analyze the global DNA methylation and cardiovascular-related genes methylation levels. Based on the results of personal exposed PAHs and DNA methylation levels, the “environmental exposure-body response” relationships are analyzed by using several models. Based on prior studies, the particulate sampling and biomonitoring technologies are used in combination in this research, and the objectives are (1) to investigate the PM2.5 exposure characterization of general population in China (2) to assessing the DNA methylation levels of general populations, analyzing whether PM2.5 exposures would modify DNA methylation in general population and exposure-induced DNA methylation changes can induce the health effects of cardiovascular diseases. The results of this present study would provide supports for regional contaminants reduction and general population protection guideline establishment.

大气颗粒物对人体心血管系统造成的健康损伤逐渐引起关注，但其影响机制尚未得到系统验证。近年来，表观遗传学的相关研究证实：大气颗粒物引起的人体基因表达变化在相关疾病发生、发展的过程中起重要作用，这为人群健康损伤的早期识别提供了新的研究思路。本研究在天津地区选取以青年、老年人群组成的普通人群为研究对象，在两年时间“夏、冬”季节连续采集参与者PM2.5暴露样品，研究普通人群PM2.5及其组成的暴露特征与变化规律；在PM2.5样品采样前后分别采集生物样品，分析参与者机体心血管疾病相关基因DNA甲基化水平和变化特征；综合回归模型、滞后模型等进行分析，建立PM2.5暴露与机体表观遗传学改变的“暴露-响应”关系；结合心血管疾病风险因子，从基因表达层面评估PM2.5暴露对人体心血管疾病的影响。研究结果能够为我国普通人群健康保护措施的制定，以及我国环境标准的建立提供基础研究数据，具有一定的科学和现实意义。

大气颗粒物对人群心血管系统等疾病产生健康损伤得到了普遍的关注，但其影响机制和风险的评价仍存在不足。本项目通过采集大气颗粒物样品，对人群PM2.5的暴露水平进行评估，应用EPA评估模型结合蒙特卡洛模型完成PM2.5载带PAHs、PAEs对不同年龄人群的暴露致癌和非致癌风险进行评估，结果显示人群暴露风险在可接受范围内，成年人群的外暴露风险高于其他群组。研究通过统计学分析，分析PM2.5及污染物的机体暴露对血压高值和不良妊娠结局的影响，结果显示怀孕前一个月和妊娠前期为PM2.5和PM10导致早产发生的关键窗口期，颗粒物的暴露能够显著影响妊娠结局；机体PAHs、OPAHs污染物的暴露与血压高值发生风险没有表现出显著的相关性。在研究中引入表观遗传学指标作为生物标志物，探索PM2.5及污染物暴露对机体DNA表达的影响，结果显示，PM2.5的暴露能够引起机体粒体供能相关基因片段t-RNA，COX的表观遗传学指标，PAHs、OPAHs的暴露能够引起线cox1、cox2、 trna2的甲基化产生显著影响，从DNA表达层面解释了污染物的暴露对疾病发生、发展的作用。研究结果能够为我国普通人群健康保护措施的制定，以及我国环境标准的建立提供基础研究数据，具有一定的科学和现实意义。基于项目支持，项目成功发表论文14 篇（其中 SCI 论文12篇，项目第一资助论文8 篇）， 先后参加了多次国内外学术研讨会， 在全国环境化学大会、环境污染与健康国际会议等会议中做学术报告4次，培养了一批本科和研究生。