DNA修复基因在叶酸代谢紊乱的神经管畸形中的作用机制研究

Folate deficiency is closely related to neural tube defects (NTDs), but the causal metabolic pathway and the underlying mechanism between folate deficiency and NTDs remain obscure. Our recent study demonstrated that genomic instability, a sign of abnormal DNA repair, cause the occurrence of NTDs, hint us that abnormal DNA repair is potential to be the etiology of NTDs. In the present program we are going to focus on cell or animal model with folate metabolic disorder, by using UPLC/MS/MS, MassArrray Epityper, Ion Torrent, Nanostring nCounter Systerm et al. technologies, to study the following question: whether do abnormal folate level induce the aberrant DNA repair, what is the mechanism, and to further study the specific mechanism between the abnormal DNA repair and NTDs. It is respected that the study will explain the mechanism of abnormal folate level induced NTDs in the aspect of DNA repair capacity, and further display the clinical and experimental evidence to improve the nutrition during pre-pregnant and pregnant to decrease the incidence of birth defects.

叶酸缺乏与神经管畸形（neural tube defects,NTDs）发生密切相关，但叶酸是如何引起NTDs的机制尚未阐明。本课题组前期研究表明叶酸代谢紊乱的NTDs病例中，基因组稳定性存在异常，提示这一现象可能与DNA修复系统能力降低相关。本项目拟针对叶酸代谢紊乱的细胞和动物模型，采用UPLC/MS/MS、MassArrray Epityper、Ion Torrent、Nanostring nCounter Systerm等多种方法，研究叶酸代谢紊乱是否诱发及通过何种机制诱发DNA修复系统的功能异常，并进一步研究这种功能异常的具体机制及通过何种途径引起神经管闭合的异常，最终导致NTDs发生。预期研究结果可以从叶酸水平影响DNA修复能力的角度阐释叶酸紊乱诱导NTDs发生的机制，为通过改善孕前和孕期营养来降低先天畸形的发生率提供可靠的基础结合临床的实验证据。

叶酸缺乏与神经管畸形（neural tube defects, NTDs）发生密切相关，但叶酸是如何引起NTDs的机制尚未阐明。本课题组前期研究表明在叶酸代谢紊乱的NTDs病例中，基因组稳定性存在异常，提示这一现象可能与DNA修复能力降低相关。本项目在叶酸代谢紊乱的NTDs动物模型及细胞模型的基础上，建立了叶酸相关代谢紊乱的NTDs动物模型和细胞模型，发现叶酸相关的不同代谢通路异常，对叶酸及相关代谢产物的影响不同。在叶酸代谢紊乱的情况下，不同的DNA修复基因在NTDs发生过程中表达趋势不同，且存在时间特异性。NTDs组织中DNA修复基因的甲基化水平明显异常。进一步在叶酸代谢紊乱的细胞模型上验证发现细胞增殖明显降低、凋亡增加。在分子水平上，表现为增殖相关基因（Pcna、Pcth等）表达降低、凋亡相关基因（Caspase-3、P53等）表达增高。同时，在人群样本中我们对DNA碱基切除修复通路关键基因LIG3进行了研究，发现LIG3基因rs1052536与NTDs易感性有关，T/T基因型可显著增加胚胎发生脑部NTDs的风险。携带等位基因T可能是发生脑部NTDs的危险因素。本项目探讨了NTDs发生过程中叶酸代谢紊乱对DNA修复基因的影响及作用机制，从叶酸代谢水平影响DNA修复能力的角度阐释叶酸代谢紊乱诱导NTDs发生的机制，为通过改善围孕期母体营养来降低先天畸形的发生率提供可靠的实验依据。