孕鼠维生素A水平与子代心脏GATA-4基因表达异常机制研究

孕期维生素A摄入缺乏将造成胚胎畸形发生，其中心脏畸形尤为常见。GATA-4基因是胚胎发育过程中心脏细胞的早期标志，是目前研究最多的与心脏发育密切相关的转录调控因子之一，该基因由视黄酸诱导，其甲基化将造成细胞分化异常。母体维生素A摄入量是否会造成子代心脏GATA-4基因甲基化异常表达，进而导致胚胎心脏细胞异常分化，其机制如何尚不明确。本研究以SD大鼠及其子代为研究对象，予以不同剂量维生素A（缺乏、边缘性缺乏和正常）饮食喂养母代大鼠，通过高通量microRNA筛选出差异表达的基因，采用免疫组化、real-time PCR、Western-blot、甲基化特异性PCR等方法，研究母体维生素A水平对子代心脏GATA-4基因异常表达的影响、子代GATA-4基因甲基化的分子机制，阐明维生素A通过视黄酸受体RARs通路影响GATA-4表达的机制，为研究先心病发生发展和预防提供理论依据。

本研究以SD大鼠及其子代为研究对象，予以不同剂量维生素A（缺乏、边缘性缺乏和正常）饮食喂养母代大鼠，通过高通量microRNA筛选出差异表达的基因，采用免疫组化、RT-PCR、Western-blot、甲基化特异性PCR等方法，研究母体维生素A水平对子代心脏GATA-4基因异常表达的影响、子代GATA-4基因甲基化的分子机制，阐明维生素A通过视黄酸受体RARs通路影响GATA-4表达的机制。研究主要发现：（1）母体维生素A缺乏和不足与子代心脏GATA-4基因表达异常相关，导致子代心脏超微结构改变和畸形发生。（2）通过高通量筛查，首次发现可能导致维生素A缺乏子代心脏畸形发生的3个相关microRNAs（rno-miR-122,rno-miR-203和rno-miR-449a），以及相对应的1个mRNA（Itga4）。（3）母体维生素A缺乏和不足通过影响胚胎发育早期视黄酸受体信号通路RARs和RXRs的表达，导致视黄酸受体调控的GATA-4基因表达相应下调，从而造成子代心脏畸形发生。孕早期及时补充维生素A能部分纠正这些基因的异常表达，减少子代心脏畸形的发生。（4）首次发现维生素A 缺乏子代心脏GATA-4基因启动子CpG岛发生甲基化的特点，以及甲基化发生与子代心脏畸形发生之间的相关性，并通过检测DNA甲基转移酶表达进一步证实甲基化的发生与DNA甲基转移酶表达异常有关。上述研究结果和发现，阐述了维生素A缺乏子代心脏畸形发生的分子机制，也为解释先心病发生提供了重要相关的理论基础。