碘过量时DNA甲基化在自身免疫性甲状腺炎发病中的作用

Iodine deficiency and iodine excess will result in adverse effect to the body. Iodine excess disorders includes such as an increased incidence of endemic goiter, subclinical hypothyroidism, autoimmune thyroid diseases, and thyroid nodule. Autoimmune thyroid disease is a complex disease caused by the combination of environment and heredity. Epidemiological investigations have shown that iodine, as one of the environmental factors, can increase the incidence of autoimmune thyroiditis (AIT). And some studies show that iodine plays a role in the pathogenesis of AIT. In this project, a case-control study will be conducted in iodine excess area, iodine adequate area and iodide supplementation area. The differences of genome-wide DNA methylation between AIT group and control group will be studied by Whole Genome Bisulfite Sequencing. Base on this result, related genes and signal path will be selected and their DNA methylation will be investigated by MethylTarget Multi-purpose regional methylation enrichment sequencing technology. As a result, the DNA methylation loci and signal path of AIT will be selected preliminary and their contribution for the prevalence of AIT will be estimated. This study will promote the understanding of AIT pathogenesis and may provide new means for the diagnosis and treatment of AIT.

碘缺乏和碘过量均会对机体产生不良影响，碘过量危害包括地方性甲状腺肿、亚甲减、自身免疫性甲状腺疾病、甲状腺结节发生率增加等。自身免疫性甲状腺疾病属于复杂疾病，是环境与遗传共同作用的结果，碘作为环境影响因素之一，流行病学调查已经证明碘能够增加自身免疫性甲状腺炎（AIT）的发病率，也有研究表明碘在AIT发病机制方面有一定的作用。本课题拟在碘过量、碘适宜和缺碘后补碘地区，选择AIT患者和对照，进行病例对照研究，采用全基因组Bisulfite测序进行全基因组DNA甲基化研究，比较AIT患者与对照全基因组DNA甲基化的差异；在此基础上选择相关基因和信号通路，进行验证研究，初步选出与AIT发生有关的DNA甲基化差异基因和信号通路，分析碘过量时DNA甲基化差异基因和信号通路在自身免疫甲状腺炎发病中的作用。本研究将促进对AIT发病机制的认识，并且可能为AIT的诊断和治疗提供新的手段。

自身免疫性甲状腺炎（AIT）属于复杂疾病，是环境与遗传共同作用的结果，碘作为环境影响因素之一，流行病学调查已经证明其能够增加AIT的发病率。为了研究碘过量时DNA甲基化在AIT发病中的作用，本课题在碘过量、碘适宜和缺碘后补碘地区开展了流行病学调查，筛选出AIT患者和对照，进行病例对照研究，应用Illumina 850K DNA甲基化芯片进行全基因组DNA甲基化测定，比较AIT患者与对照全基因组DNA甲基化的差异；在此基础上，采用MethyltargetTM目标区域甲基化测序技术进行相关基因和信号通路DNA甲基化验证研究，找出AIT患者和正常对照人群DNA甲基化差异基因和相关信号通路，评价其在AIT中的贡献。主要研究结果如下：（1）碘缺乏补碘地区和碘过量地区亚临床甲减和自身免疫性甲状腺疾病（AITD）患病率明显高于碘适宜地区；（2）甲状腺抗体阳性人群比双抗体阴性人群更易发生甲功异常；（3）保持一定频率摄入高蛋白食物会降低成人患AITD的风险，而TSH水平异常、高水平血清碘以及甲状腺肿大会增加成人患AITD的风险，尤其是女性；（4）AIT患者中低甲基化CpG位点发生频率高于高甲基化位点，差异甲基化CpG位点及区域主要分布于基因体区；（5）细胞粘附分子途径相关基因HLA-DPB1、PTPRM、PDCD1LG2和CDH1的甲基化模式在不同水碘地区AIT患者与对照中存在差异，且可能参与了AIT的发生发展；（6）PI3K-AKT信号通路PRKAA2和ITGA6基因的异常DNA甲基化水平与AIT有关；（7）Wnt信号通路相关基因SMAD3和APC2基因高甲基化可能会对甲状腺功能有负向调控作用；（8）自然杀伤细胞相关基因KLRC1和KLRC3基因DNA甲基化水平与AIT有关。此外，本课题还开展了碘过量对人群血压、血糖、血脂及体外内皮功能的作用与机制研究，结果显示：（1）高水碘摄入与收缩压升高和血糖、血脂降低有关；（2）过量碘可抑制内皮细胞的细胞活力，并可通过甲状腺细胞抑制内皮细胞的细胞活力增加细胞毒性。这些发现为AIT的防控提供了针对性的措施，为AIT易感人群的发现、诊断和治疗提供了新的靶标，并为碘过量对甲状腺外疾病的影响提供了新的证据。