实际大气颗粒物暴露对大鼠胎盘DNA甲基化改变的影响研究

Based on the current researches on the health effects from ambient particles, the present study proposed the hypothesis that the pollutants will regulate the gene expressions and generate abnormal expressions through regulating epigenetic spectras of biological individuals, and even result in diseases. Many genes of placentas were screened in the previous genome-wide sequencing as candidates by using pregnant rats models. The DNA methylation epigenetic modification effects will be examined mainly of these genes in gene promoter regions by RRBS sequencing. In the present projects, we will use exposure chambers to have the pregnant rats exposed to the real world ambient particles and collect placentas and embryos in different growth periods, 1) to identify the periods of change; 2) to identify which genes and what regulations by DNA methylation closely relate to the structure of placentas change and even to adult diseases; 3) from the point of epigenetics, to draw the preliminary results of the associations between ambient particles expousre of gestational females to the adverse birth outcomes.

本研究针对目前大气颗粒物与健康研究的现状，提出生物个体暴露于污染环境中，污染物会通过调节生物个体的表观遗传谱图，从而调节基因表达，产生异常表达，导致疾病的假说。通过在暴露箱中，将孕鼠暴露于实际大气颗粒物，在全基因组水平测序结果筛选出的差异表达基因基础上，对获得的目标基因，根据动物孕期胚胎的生长序列，探索胎盘在不同生长发育期，这些基因启动子区DNA甲基化是否发生修饰变化，找出发生变化的时段，并研究哪些基因表达的改变及其DNA甲基化调控方式的改变与胎盘结构变化密切相关，从而影响胚胎发育并有可能延续至成年期，发生成年期疾病。从基因表观遗传改变的角度初步获得妊娠期暴露于大气颗粒物与不良妊娠结局的关联。

流行病学和毒理学的大量研究证实，大气颗粒物暴露会对人体健康产生不良影响。颗粒物暴露与不良妊娠结局、肺脏疾病、糖尿病、精神类疾病等均有关，其中涉及胎盘、肺、大脑等多种组织和器官。然而，颗粒物暴露与疾病的发病机制仍不清楚。本研究中，我们通过孕期和成年期实际颗粒物暴露实验，从分子生物学角度揭示空气污染所产生的不良反应机制，探索颗粒物暴露导致机体不良反应的关键基因和调控路径。本研究内容如下:.（1）通过大鼠孕期实际颗粒物暴露模型，探索颗粒物暴露对母体和子代肺脏功能的影响及导致不良妊娠结局的分子机制；.（2）通过小鼠急性颗粒物暴露模型，探索颗粒物暴露导致肺脏损伤的关键因子及调控通路；.（3）通过慢性颗粒物暴露模型，探索颗粒物暴露对意识功能的影响;.（4）探索急性和慢性颗粒物暴露对全身各个组织器官整体DNA甲基化水平的影响。. 通过对孕鼠、仔鼠、成鼠的胎盘、肺脏、海马等组织的病理和分子生物学分析，得出如下结论：.（1）孕期颗粒物暴露导致不良妊娠结局，胎盘VEGFa基因DNA甲基化水平上调及表达下调可能是导致此现象的关键因素；.（2）孕期颗粒物暴露导致母体和子代代谢紊乱，炎症因子和氧化应激协同作用可能是其中重要原因；.（3）孕期颗粒物暴露导致节律紊乱和节律基因表达改变；.（4）急性颗粒物暴露导致小鼠肺脏损伤，FX启动子区甲基化水平下调及由此导致此基因表达上调可能是其中重要原因；.（5）慢性颗粒物暴露导致意识功能损伤，颗粒物暴露导致的海马中糖皮质激素受体减少可能是导致此现象的关键基因；.（6）颗粒物暴露导致大部分组织器官总体DNA甲基化水平下调。. 本研究进一步澄清了实际颗粒物暴露对健康的不良效应，为预防和治疗雾霾条件下疾病发生提供理论基础，为制定有效的公共卫生政策提供理论依据。