大气臭氧暴露对凝血因子的影响及其DNA甲基化机制的定群研究

Since a series of tough measures have been taken regarding air pollution control, the air quality in China has improved. However, ozone air pollution is still a severe environmental problem in China. Previous studies indicated ozone exposure was associated with changes in blood biomarkers and increased risk of cardiovascular disease, but its biomedical mechanisms remain unclear. DNA methylation is a new mechanism of cardiovascular effects of air pollution. The aim of this study is to evaluate the effects of ozone pollution on blood biomarkers and its DNA methylation mechanism. We will choose 30 atherosclerotic patients and 30 healthy adults from the Henan rural cohort that established during 2015-2017. All participants will be followed up for 4 times during the one-year study period. Their personal exposure to zone will be monitored. Levels of two blood biomarkers, fibrinogen and plasminogen activator inhibitor 1 (PAI-1) and the methylation of their encoding genes will be detected. We will examine the associations between ozone exposure and levels of fibrinogen and PAI-1 and analyze the mediation effects of DNA methylation. In addition, to explore the vulnerability of atherosclerotic patients to ozone, we will compare their results to those of healthy participants. Our study will provide valuable evidence and a new perspective for mechanism of cardiovascular effect of air pollution.

近年来，由于大气污染治理，我国空气质量有所改善，但臭氧污染问题日渐严重。研究表明，臭氧污染暴露能够影响体内凝血因子水平，从而增加多种重大心血管疾病的风险，但其具体的生物学机制尚不明确。DNA甲基化修饰是近年来提出的空气污染危害心血管健康的新机制。因此，本研究的目的为评估个体臭氧暴露对凝血因子的影响并探索该影响的DNA甲基化机制。我们将基于2015-2017年建立的河南农村队列，选择动脉粥样硬化患者和健康成年人各30名纳入定群研究，随访4次，监测臭氧个体暴露，测定纤维蛋白原（fibrinogen）和1型纤维酶原激活物抑制剂（PAI-1）的水平及这两种凝血因子编码基因的甲基化改变；分析臭氧暴露对凝血因子的影响及DNA甲基化在二者关系中的中介效应，并将动脉粥样硬化患者结果与正常人群比较，评价患者人群对臭氧暴露的脆弱性。本研究将为空气污染危害心血管健康的机制提供有力的证据和新的视角。

臭氧污染已经成为我国居民心血管疾病负担的重要危险因素，而心血管疾病是我国居民死亡的首要原因。血液高凝状态在心血管疾病，尤其是冠状动脉粥样硬化的发生发展中起着重要作用。大量研究探究了包括臭氧在内的空气污染与凝血因子的关联，但研究结论尚有争议且遗传因素在其中的介导作用尚不清楚。DNA甲基化修饰是近年来提出的空气污染危害心血管健康的新机制。因此，本研究的目的为评估个体臭氧暴露对凝血因子的影响并探索该影响的DNA甲基化机制。我们基于2015-2017年建立的河南农村队列，选择动脉粥样硬化患者和健康成年人各53名纳入定群研究，随访2次，监测空气污染个体暴露，测定纤维蛋白原（fibrinogen）和1型纤维酶原激活物抑制剂（PAI-1）的水平及这两种凝血因子编码基因的甲基化改变；分析臭氧暴露对凝血因子的影响及DNA甲基化在二者关系中的中介效应，并将动脉粥样硬化患者结果与正常人群比较，评价患者人群对臭氧暴露的脆弱性。研究结果显示：（1）短期空气污染暴露可以导致血液高凝状态，这种效应主要由空气中的PM2.5、PM10、O3、CO和NO2所导致;（2）空气污染物可诱导fibrinogen 和PAI-1的调控基因的DNA启动子CpG岛甲基化水平发生显著改变;（3）中介效应分析显示DNA甲基化介导了部分空气污染与凝血因子的关联，但无统计学意义;（4）分层分析显示在ASCVD高风险和低风险人群中，空气污染与凝血因子的关联不存在显著差异，这提示空气污染给一般人群的凝血功能也带来威胁。这些研究结果将为我们深入了解大气颗粒物导致的血液高凝状态提供科学依据。通过执行本项目，在国际核心期刊发表了论文20篇，协助培养博士研究生1人，硕士研究生3人，4名硕士研究生将继续进行本项目相关研究。