环境噪音和大气颗粒物的生物学暴露及其对DNA甲基化的影响

发布时间：2020-05-09 04:18

【摘要】：环境污染,尤其是环境噪音污染和大气颗粒物污染,已经成为目前发展中国家城市中对人体健康影响的重大环境问题。随着工业化城市人口密度的增加和生产活动的密集,环境噪音问题日益严重,它不仅影响了生物体的正常休息,更对健康造成了很大的影响。很多调查研究表明,环境噪音对生物体的听觉系统、认知功能、记忆功能、心血管功能、睡眠等有着重要的影响,可能会导致人体罹患相关疾病；大量的流行病学研究显示,大气颗粒物的暴露不仅能增加心血管和肺部疾病的发病率和死亡率,还会增加罹患癌症尤其是肺癌的风险。相对于经典的遗传学,表观遗传学是在不改变DNA序列的情况下通过DNA的修饰作用改变基因表达的一种可遗传性的变化。环境的表观遗传学的主要机制是在外界环境影响下能够改变基因组功能并且能够将基因的活性状态稳定遗传给后代细胞,其主要方式包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等。大量的研究表明,DNA甲基化的异常改变不仅与细胞周期的非正常中断、细胞的异常增殖、凋亡等相关,还与罹患癌症的风险具有密切的关系。本文首先研究环境噪音暴露对大鼠特定脑区域DNA甲基化的影响。我们首先构建噪音暴露的Wistar大鼠模型,将大鼠随机分组后分别进行每天12小时的3天或3周的噪音暴露以及两组阴性对照组,然后选取四个脑部分区(分别为海马区、前额叶皮质、下丘和延髓),我们使用PCR-pyrosequencing检测方法对这些分区分别进行6个相关基因的启动子区和LINE-1重复片段的甲基化的检测和相关分析。结果显示,短期的噪音暴露会导致Comt(延髓)基因和Snca-sp(前额叶皮层,延髓)基因片段发生甲基化改变。而长期暴露会引起Comt(下丘)和L1-5utr(延髓)的过甲基化现象和Mc2r(海马区)的去甲基化现象。我们认为,短期的噪音暴露会引起脑部的短暂和可逆性的改变,可能与氧化应激反应和炎症反应相关。长期暴露可能会引起记忆力降低、认知功能损伤、抑郁和高血压等相关疾病。然后本文又研究了短期可吸入颗粒物的暴露对人外周血白细胞串联重复片段DNA甲基化的影响。我们在北京城区分别从高颗粒物暴露人群卡车司机和较低颗粒物暴露人群室内工作者分别取得120份血液样品,并进行详细的问卷调查。与此同时,我们检测了个体暴露的PM2.5和黑炭的浓度,并从气象监测站获取PM1o的数据。我们使用PCR-pyrosequencing检测方法对两组240份血液样本进行了串联重复片段(SATa, NBL2和D4Z4) DNA甲基化的检测,并结合上述的颗粒物浓度数据进行分析。结果显示,个体暴露的PM2.5和周围环境PM10的暴露浓度与SATa的去甲基化密切相关(-1.35%5mC,P=0.01；-1.33%5mC,P=0.01),且其影响在较高浓度暴露组即卡车司机组更加明显(-2.23%5mC,P=0.02;-1.44%5mC,P=0.06)。周围环境PM10的暴露与NBL2的甲基化水平在卡车司机组中呈负相关(-1.38%5mC,P=0.03),而在室内工作者组中却未发现类似相关性(1.04%5mC,P=0.13)。我们的试验结果显示,PM的暴露与串联重复片段的去甲基化密切相关。检测血液样本中串联重复片段的去甲基化现象也许可以作为未来研究PM暴露作为潜在致癌风险的手段和方法。结合上述的研究结果和以往的研究文献,我们认为环境噪音和可吸入颗粒物的联合暴露可能会加剧相关基因和重复片段的甲基化变化,也会对心血管疾病等的发生产生更加重要的影响。
【图文】：

1.1世界多国PMio的浓度概况图[8】j14

环境噪音和大气颗粒物的生物学暴露及其对DNA甲基化的影响

1.4大气颗粒物和其它环境因子在致病过程中的表观遗传学变化[pog
【学位授予单位】：南开大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X513;X593

【参考文献】