本文關(guān)鍵詞：交通相關(guān)空氣污染引起DNA甲基化及組蛋白H3K9乙�；淖兊谋碛^遺傳研究

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【摘要】：研究背景與目的空氣污染作為呼吸系統(tǒng)疾病的主要危險(xiǎn)因素之一已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。交通污染是城市空氣污染的主要來源,成分復(fù)雜。短時(shí)間暴露于交通污染即可引起肺功能下降,而長期暴露與多種肺部疾病發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。盡管人們對此進(jìn)行了大量研究,但其具體機(jī)制目前仍不清楚。交通空氣污染屬于混合污染,含有多種有害成分,包括顆粒物(PM)和有害氣體物質(zhì),可引起毒性效應(yīng)。其中,表觀遺傳效應(yīng)日益引起研究者的高度重視。肺部疾病患者存在全基因組及特定基因甲基化改變、及組蛋白去乙�；�(HDAC)的異常表達(dá)；而另一方面,交通空氣污染中的各成分均可導(dǎo)致全基因組的低甲基化改變、抑癌基因啟動子甲基化水平升高、及乙�；D(zhuǎn)移酶(HAT)活性的升高。因此無論從肺部疾病的角度還是從空氣污染物的角度,都說明表觀遺傳改變在交通空氣污染引起肺部疾病發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。關(guān)于交通空氣污染的表觀遺傳效應(yīng)研究較少,而且大多對單一污染物所致的表觀遺傳效應(yīng)進(jìn)行了研究,而并未考慮其作為混合污染物暴露時(shí)相互之間的交互作用；另外,大多用周邊空氣污染監(jiān)測結(jié)果來估計(jì)交通污染水平,且所用生物標(biāo)本多為血液,而對于交通空氣污染的靶器官肺并未進(jìn)行充分研究。本研究將大鼠置于不同水平的交通污染現(xiàn)場,利用交通污染現(xiàn)場自然吸入的方式連續(xù)暴露不同時(shí)間后,對大鼠血液及靶器官肺組織中DNA甲基化(LINE-1、Alu、p16、iNOS,及APC基因)及組蛋白H3K9乙�；竭M(jìn)行定量分析,探索交通空氣污染暴露引起表觀遺傳改變的早期效應(yīng)、累積效應(yīng)、交互作用及劑量-反應(yīng)關(guān)系。材料與方法選擇城市交通繁忙的某交通遂道和交通十字路口為交通污染區(qū),以大學(xué)校園某區(qū)域?yàn)榍鍧崒φ諈^(qū)。分別在春季和秋季,將Wistar大鼠隨機(jī)分成交通污染重暴露組(交通遂道)、中暴露組(交通十字路口)、輕暴露組／對照組(校園),采用交通污染現(xiàn)場自然吸入的方式連續(xù)暴露4小時(shí)、7天、14天、及28天,同時(shí)按照我國大氣質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)要求,對主要交通污染進(jìn)行監(jiān)測。收集不同暴露時(shí)間窗口大鼠血液及靶器官肺組織,提取基因組DNA及總組蛋白。利用焦磷酸測序?qū)θ蚪M甲基化(LINE-1、Alu)及特定基因啟動子甲基化(p16、iNOS、及APC基因)進(jìn)行定量檢測,用定量ELISA試劑盒對組蛋白H3K9乙�；竭M(jìn)行定量檢測。用SPSS19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)對春秋兩季資料、及同組雌雄兩性大鼠資料進(jìn)行比較。用單因素方差分析及post-hoc (Bonferroni檢驗(yàn))對各組間空氣污染物水平、DNA甲基化、及組蛋白H3K9乙�；M(jìn)行比較。用多因素線性回歸分析來探索空氣污染物水平影響DNA甲基化和組蛋白H3K9乙�；膭┝�-反應(yīng)關(guān)系和時(shí)間累積效應(yīng),用廣義線性模型對季節(jié)、性別及空氣污染物水平之間的交互作用進(jìn)行分析。結(jié)果(1) 交通空氣污染水平：隧道組及十字路口組春季及秋季PM2.5、PM10、及NO2水平均顯著高于對照組(P0.01),且隧道組交通PM2.5、PM10、及NO2水平均顯著高于十字路口組(P0.01)(2)DNA甲基化改變：大鼠血液和肺組織DNA甲基化水平均未見顯著的性別差異。4小時(shí)暴露后,隧道組和十字路口組大鼠血液和肺組織LINE-1和iNOS啟動子甲基化水平顯著低于對照組, 且隧道組肺組織APC啟動子甲基化水平顯著高于對照組。7天暴露后,隧道組和十字路口組大鼠血液和肺組織LINE-1和iNOS啟動子甲基化水平均顯著低于對照組,隧道組大鼠血液p16啟動子甲基化水平顯著高于對照組,且隧道組大鼠肺組織p16和APC啟動子甲基化水平均顯著高于對照組。(3)組蛋白H3K9乙�；淖儯捍笫笱篜BMC和肺組織組蛋白H3K9乙�；骄匆婏@著的性別差異。4小時(shí)暴露后,各組大鼠血液PBMC和肺組織組蛋白H3K9乙�；轿匆婏@著改變,但暴露7天后,隧道組和十字路口組大鼠PBMC和肺組織組蛋白H3K9乙�；斤@著高于對照組,且隧道組乙�；揭诧@著高于十字路口組。(4)交通空氣污染影響DNA甲基化的劑量-反應(yīng)關(guān)系：1)4小時(shí)暴露窗口中,PM2.5水平每升高1μg/m3可引起大鼠血液LINE-1甲基化降低0.027%(P=0.003), iNOS啟動子甲基化降低0.037%(P=0.001),大鼠肺組織LINE-1甲基化降低0.041%(P0.001)。PM1o水平每升高1μg/m3可引起大鼠血液LINE-1甲基化降低0.018%(P0.001)、iNOS啟動子甲基化降低0.024%(P=0.001),大鼠肺組織LINE-1甲基化降低0.027%(P0.001)。N02水平每升高1μg/m3,大鼠血液iNOS啟動子甲基化升高0.076%(P0.05)、p16啟動子甲基化水平降低0.088%(P0.01),大鼠肺組織iNOS甲基化升高0.102%(P0.001)。2)7天暴露窗口中,PM2.5水平每升高1μg/m3,大鼠血液LINE-1甲基化水平降低0.064%(P=0.003)、iNOS啟動子甲基化水平降低0.047%(P=0.047)；肺組織LINE-1甲基化水平降低0.033%(P=0.012)、iNOS啟動子甲基化水平降低0.053%(P=0.006)、APC啟動子甲基化水平升高0.009%(P=0.046)。PM10水平每升高1μg/m3,大鼠血液LINE-1甲基化水平降低0.037%(P=0.003),肺組織LINE-1和iNOS啟動子甲基化水平分別降低0.019%(P0.05)和0.031%(P0.01)。N02水平每升高1μg/m3可引起大鼠血液LINE-1甲基化水平升高0.092%(P0.05),肺組織iNOS啟動子甲基化水平升高0.099%(P0.001)。3)對隧道中暴露不同時(shí)間(4h、7d、14d、28d)后DNA甲基化情況進(jìn)行分析,結(jié)果顯示,PM2.5水平每升高1μg/m3,大鼠血液p16啟動子甲基化升高0.037%(P=0.001),肺組織LINE-1甲基化降低0.015%(P=0.024)、iNOS啟動子甲基化降低0.058%(P0.001)、APC啟動子甲基化升高0.008%(P=0.046)、p16啟動子甲基化升高0.011%(P=0.011)。PM10水平每升高1μg/m3,大鼠血液LINE-1甲基化降低0.011%(P=0.020), iNOS啟動子甲基化降低0.020%(P=0.001),p16啟動子甲基化升高0.019%(P=0.017)；大鼠肺組織iNOS甲基化降低0.017%(P=0.004)。N02水平升高1μg/m3可引起大鼠肺組織LINE-1甲基化降低0.067%(P0.001)、iNOS啟動子甲基化升高0.074%(P=0.006)。(5)交通空氣污染影響組蛋白H3K9乙�；膭┝�-反應(yīng)關(guān)系：4小時(shí)暴露窗口中,空氣污染物水平每升高1μg/m3均未引起血液PBMC及肺組織組蛋白H3K9ac水平發(fā)生顯著改變。7天暴露窗口中,PM2.5每升高1μg/m3, PBMC和肺組織中組蛋白H3K9乙�；椒謩e升高0.475 ng/mg蛋白(P=0.014)和0.468ng/mg蛋白(P=0.017)；PM10每升高1μg/m3, PBMC和肺組織中組蛋白H3K9乙�；椒謩e升高0.280 ng/mg蛋白(P=0.014)和0.276 ng/mg蛋白(P=0.018)。對隧道中暴露不同時(shí)間(4h、7d、14d及28d)后組蛋白H3K9乙酰化水平進(jìn)行分析,結(jié)果顯示PM2.5水平每升高1μg/m3,可引起PBMC和肺組織中組蛋白H3K9乙�；椒謩e升高0.638 ng/mg蛋白(P0.001)和0.659 ng/mg蛋白(P=0.001)；PM1o水平每升高1μg/m3,可引起PBMC和肺組織中組蛋白H3K9乙�；椒謩e升高0.180 ng/mg蛋白(P=0.016)和0.189 ng/mg蛋白(P=0.023)。(6)交通空氣污染影響DNA甲基化和組蛋白乙�；臅r(shí)間累積效應(yīng)：隨著暴露時(shí)間的延長,大鼠DNA甲基化和組蛋白H3K9乙�；a(chǎn)生顯著的改變,然后趨于穩(wěn)定并在暴露28天時(shí)有恢復(fù)趨勢。在隧道中暴露時(shí)間每增加1天,可引起大鼠血液和肺組織LINE-1甲基化分別降低0.607%(P=0.033)和0.317%(P=0.047)；血液和肺組織iNOS啟動子甲基化水平分別降低0.842%(P=0.026)和0.688%(P=0.017)；肺組織p16啟動子甲基化升高0.248%(P=0.003); PBMC和肺組織組蛋白H3K9乙�；椒謩e升高16.033 ng/mg蛋白(P0.001)和15.718ng/mg蛋白(P0.001)。(7)季節(jié)和性別與交通空氣污染的交互作用：用廣義線性模型對交互作用進(jìn)行分析,結(jié)果顯示季節(jié)與PM2.5、PM10及NO2在影響大鼠血液LINE-1甲基化中具有交互作用；與PM10和N02在影響大鼠血液p16啟動子甲基化中具有交互作用。季節(jié)與PM2.5在影響大鼠肺組織LINE-1甲基化中具有交互作用,與PM10在影響大鼠肺組織p16啟動子甲基化中具有交互作用。性別與PM2.5在影響大鼠血液APC啟動子甲基化和肺組織p16啟動子甲基化中具有交互作用,與PM10在影響肺組織LINE-1甲基化中具有交互作用。另外,季節(jié)與PM2.5、NO2及S02在影響血液和肺組織組蛋白H3K9ac中均具有交互作用,而性別與各污染物水平在影響血液和肺組織組蛋白H3K9ac中均未見明顯的交互作用。結(jié)論本研究首次將大鼠置于交通空氣污染現(xiàn)場進(jìn)行暴露,探索了交通相關(guān)空氣污染引起DNA甲基化和組蛋白H3K9乙�；脑缙谛�(yīng)、累積效應(yīng)、劑量-反應(yīng)關(guān)系和交互作用,主要結(jié)論如下：1)交通空氣污染暴露的早期效應(yīng)主要為引起全基因組DNA低甲基化及系統(tǒng)性炎癥相關(guān)的改變,而隨著暴露時(shí)間的延長,可對特定抑癌基因甲基化水平產(chǎn)生顯著影響。2)在一定時(shí)間內(nèi),交通相關(guān)空氣污染影響DNA甲基化和組蛋白H3K9乙�；哂忻黠@的時(shí)間累積效應(yīng)。3)季節(jié)、性別可與某些交通相關(guān)空氣污染在影響DNA甲基化和組蛋白H3K9乙酰化中發(fā)生交互作用。4)APC基因甲基化改變對于反映交通空氣污染引起的早期肺部改變可能具有相對較高的敏感性和特異性。以上結(jié)果顯示,交通相關(guān)空氣污染暴露可引起明顯的表觀遺傳改變。尚需要大樣本人群研究對本研究結(jié)果進(jìn)行證實(shí),并對環(huán)境因素在影響表觀遺傳改變中的交互作用進(jìn)行進(jìn)一步深入分析。
【關(guān)鍵詞】：交通空氣污染 顆粒物 表觀遺傳 DNA甲基化 H3K9乙�；�
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X51;R56
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-12
• 英文摘要12-19
• 縮略詞表19-24
• 引言24-28
• 第一部分 交通相關(guān)空氣污染對DNA甲基化的影響28-70
• 1 前言28-32
• 2 材料與方法32-40
• 2.1 大鼠分組及暴露32
• 2.2 空氣污染物測定32-35
• 2.3 大鼠血液和肺組織采集、處理35-37
• 2.4 血液及肺組織DNA甲基化檢測37-40
• 2.5 統(tǒng)計(jì)分析40
• 3 結(jié)果40-63
• 3.1 交通相關(guān)空氣污染物水平40-43
• 3.2 大鼠暴露一般情況43-44
• 3.3 大鼠血液和肺組織DNA甲基化改變44-53
• 3.4 交通相關(guān)空氣污染影響DNA甲基化的劑量-反應(yīng)關(guān)系53-55
• 3.5 交通相關(guān)空氣污染影響DNA甲基化的時(shí)間累積效應(yīng)55-61
• 3.6 交通相關(guān)空氣污染影響DNA甲基化的交互作用61-63
• 4 討論63-69
• 5 結(jié)論69-70
• 第二部分 交通相關(guān)空氣污染對組蛋白H3K9乙�；挠绊�70-86
• 1 前言70-71
• 2 材料與方法71-74
• 2.1 大鼠分組及暴露71
• 2.2 空氣污染物測定71
• 2.3 大鼠PBMC和肺組織組蛋白提取71-72
• 2.4 蛋白定量測定72
• 2.5 PMBC和肺組織組蛋白H3K9ac檢測72-73
• 2.6 統(tǒng)計(jì)分析73-74
• 3 結(jié)果74-81
• 3.1 交通相關(guān)空氣污染物水平及大鼠暴露一般狀況74
• 3.2 大鼠PBMC和肺組織組蛋白H3K9ac改變74-77
• 3.3 交通相關(guān)空氣污染影響組蛋白H3K9ac的劑量-反應(yīng)關(guān)系77-78
• 3.4 交通相關(guān)空氣污染影響組蛋白H3K9ac的時(shí)間累積效應(yīng)78-80
• 3.5 交通相關(guān)空氣污染影響組蛋白H3K9ac的交互作用80
• 3.6 組蛋白H3K9ac與DNA甲基化之間的相關(guān)性80-81
• 4 討論81-85
• 5 結(jié)論85-86
• 研究優(yōu)勢及局限性86-87
• 參考文獻(xiàn)87-101
• 文獻(xiàn)綜述101-116
• 參考文獻(xiàn)108-116
• 作者簡介116-117

【參考文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 高知義;大氣細(xì)顆粒物人群暴露的健康影響及遺傳易感性研究[D];復(fù)旦大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 徐建軍;太原市交通相關(guān)PM2.5的化學(xué)組成、來源及對人群心肺功能的健康影響[D];山西醫(yī)科大學(xué);2013年

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本文編號：885529