环境污染物暴露对人类早期神经发育的印记基因表达及基因组稳定性的影响及机制研究

Fetal in uterus can be exposed by decabromodiphenyl ether (BDE-209) and bisphenol A (BPA) which are new environmental pollutants by maternal absorption. Animal experiments and epidemiological investigation showed that BDE-209 and BPA have neurodevelopmental toxicity which can affect offspring learning and memory and abilities, but the specific molecular mechanism is unclear. Several studies suggested that BDE-209 and BPA can decrease DNA methylation level. We speculate that "the DNA hypomethylation caused by BDE-209 and BPA exposure lead to imprinting gene expression change and genome unstability "is the new mechanism of BDE-209 and BPA neurodevelopmental toxicity. We intend to use human embryonic stem cell neural differentiation model using immunofluorescence staining, flow analysis, bisulfite sequencing, arrayCGH to detect the DNA methylation, imprinting gene expression and DNA copy number variation of neural progenitor cells to confirm our speculation.

环境污染物已成为危害人类健康的重要因素之一。新型环境污染物十溴联苯醚（BDE-209）和双酚A（BPA）均可通过母体吸收造成胎儿宫内暴露。动物实验及流行病学调查表明BDE-209及BPA均具有神经发育毒性，影响子代的学习与记忆能力，但具体的分子机制不清。已有研究提示BDE-209及BPA可以降低细胞的DNA甲基化程度。我们推测"BDE-209及BPA暴露通过降低DNA甲基化水平进而引起印记基因表达及基因组稳定性改变"是BDE-209、BPA神经发育毒性的新机制之一。我们拟应用人胚胎干细胞神经分化模型，利用免疫荧光染色、流式分析、亚硫酸盐测序、arrayCGH等技术检测BDE-209、BPA暴露后分化得到的神经上皮祖细胞的DNA甲基化水平、印记基因表达及DMR区甲基化状态、DNA拷贝数变异等状态从而证实我们的推测，进一步理解环境污染物的神经发育毒性机制。

新型环境污染物十溴联苯醚(BDE-209)和双酚A(BPA)均可通过母体吸收造成胎儿宫内暴露。动物实验及流行病学调查表明BDE-209及BPA均具有神经发育毒性, 影响子代的学习与记忆能力, 但具体的分子机制不清。 已有研究提示BDE-209及BPA可降低细胞的DNA甲基化程度。我们利用人类胚胎干细胞神经分化模型研究低剂量（与体内暴露水平相当）BDE-209、BPA单独与联合暴露对人胚胎干细胞向神经上皮祖细胞分化的影响并从环境-表观遗传-遗传水平入手进行机制研究。我们发现：1) 环境污染物BDE-209暴露影响人胚胎干细胞多能性，引起胚胎干细胞增殖能力下降并诱导胚胎干细胞凋亡；BDE-209暴露后可通过影响OCT4基因启动子的甲基化及miR-145、miR-335的表达进而降低OCT4基因的表达; BDE-209通过氧化应激影响胚胎干细胞的分化潜能，引起胚胎干细胞印记基因表达紊乱；2) 低剂量BDE-209、BPA单独与联合暴露可影响人胚胎干细胞向神经上皮祖细胞分化效率; 3) 低剂量BDE-209、BPA单独与联合暴露可引起神经上皮祖细胞印记基因表达的紊乱，DNA甲基化水平下降，但BDE-209、BPA单独或联合暴露不会影响神经诱导分化的基因组稳定性；4）BDE-209、BPA单独和联合暴露增加神经上皮祖细胞中氧化应激水平，与神经上皮祖细胞DNA甲基化水平下降相关。.本项目利用人类胚胎干细胞神经分化模型首次研究低剂量BDE-209、BPA单独和联合暴露对人类胚胎干细胞向神经上皮祖细胞分化以及其表观遗传修饰状态的影响，从表观遗传角度揭示了BDE-209、BPA暴露的神经发育毒性机制，为评估BDE-209、BPA暴露对人类胚胎以及早期神经发育的危害程度提供直接依据，为阐明环境因素与人类胎儿神经系统疾病间的关系提供可靠的证据。