表觀遺傳介導發(fā)育期BPA暴露致大鼠胰腺發(fā)育和學習記憶受損的研究.pdf

1、英國科學家David J. P. Baker在1995年首次提出了“成人疾病的胎兒起源”（Fetal Origins of Adult Disease，FOAD）假說，后來逐漸演變成了如今的“健康和疾病的發(fā)育起源”（Developmental Origins of Health and Disease，DOHaD）假說。該假說認為人類在早期發(fā)育過程中（包括胎兒、嬰兒、兒童時期）經歷不利因素，組織器官在結構和功能上會發(fā)生永久性或程序性改變

2、，將會影響成年期糖尿病、代謝綜合征、心血管疾病、精神行為異常等慢性非傳染性疾病的發(fā)生發(fā)展。內分泌干擾物，作為廣泛存在的環(huán)境污染物，其發(fā)育期暴露對器官系統(tǒng)的發(fā)育毒性及與成年期疾病易感性的關系已引起越來越多的關注。
　　雙酚 A（BPA），是目前世界范圍內制造和使用量最多的環(huán)境內分泌干擾物之一。作為單體分子，BPA主要用于生產制造聚碳酸酯和環(huán)氧樹脂等可用于食品和飲料包裝的高分子材料。BPA暴露主要經由食品包裝和飲料容器中滲入到食物中從

3、而經口攝入，其他如皮膚接觸和呼吸攝入等也是重要暴露途徑。而且，研究表明BPA可以經過胎盤和母乳傳遞給胎兒和新生兒，對人類健康形成嚴重威脅。動物研究和人群流行病學研究都表明發(fā)育期暴露于 BPA可改變成年期神經行為包括學習/記憶和情緒調節(jié)，但是其潛在的機制尚不明確。前期研究同樣表明發(fā)育期BPA暴露可增加成年期糖尿病易感性，且機制同樣尚不明確。
　　本研究首先從胰腺發(fā)育的角度探討大鼠發(fā)育期暴露于 BPA致成年期糖代謝紊亂的可能途徑，及其

4、中潛在的表觀遺傳機制。本研究接著探討發(fā)育期暴露于BPA對成年期大鼠學習記憶和焦慮行為的影響，以及對控制相應行為的大腦區(qū)域內相關基因表達的影響，并探討潛在的表觀遺傳機制。
　　第一部分表觀遺傳介導BPA發(fā)育期暴露干擾大鼠胰腺發(fā)育并誘導成年期糖代謝紊亂
　　目的：探討發(fā)育期暴露于低劑量BPA對胰腺內β細胞早期發(fā)育的影響，及與此有關的控制胰腺發(fā)育的關鍵基因的表達。在此基礎上，探討 BPA暴露引起的早期胰腺發(fā)育受損潛在的表觀遺傳機制

5、及對成年期糖代謝的影響。
　　方法：將受孕的Wistar大鼠按體重匹配后隨機分成對照組和BPA暴露組。從妊娠第一天開始，每天經口給予暴露組孕鼠10μg/kg體重的BPA，對照組給予相應的溶劑對照玉米油。大鼠出生后，利用免疫組化和定量PCR檢測胰腺β細胞發(fā)育及關鍵調控基因的表達；在此基礎上，分離胚胎15.5天胰腺觀察胰腺發(fā)育關鍵基因的表達；大鼠出生后至成年，利用葡萄糖耐量試驗和胰島素耐量試驗，順序觀察糖代謝情況；從胚胎期至成年，利用

6、染色質免疫共沉淀和質譜法，持續(xù)測定胰腺發(fā)育過程中關鍵調控基因的組蛋白修飾和DNA甲基化改變。
　　結果：胚胎期暴露于10μg/kg/d BPA可降低出生時仔鼠胰腺β細胞質量（Beta-cell mass, BCM），并降低胰腺發(fā)育關鍵調控基因胰十二指腸同源盒1（pancreatic duodenal homeobox-1，Pdx1）的表達。進一步研究發(fā)現，BPA對胰腺Pdx1表達的影響在妊娠15.5天既已出現，表現為胰腺內 PDX

7、1陽性細胞分數降低。BPA暴露在胚胎期顯著改變Pdx1啟動子區(qū)域的組蛋白修飾，使之表達失活；主要表現為組蛋白H3和H4乙?；档停M蛋白H3第4位賴氨酸三甲基化降低和9位賴氨酸雙甲基化升高；且此種失活調節(jié)趨勢可隨著胎兒生長發(fā)育進行性加深，直至成年期；然而，本研究中 Pdx1基因啟動子區(qū)域 DNA甲基化檢測未見明顯改變；母體BPA暴露最終使成年期子代發(fā)生糖代謝紊亂。
　　結論：發(fā)育期暴露于BPA可顯著改變胰腺發(fā)育關鍵調控基因Pdx1

8、啟動子區(qū)域的組蛋白修飾，使之向失活狀態(tài)轉變，從而影響早期胰腺β細胞發(fā)育，最終在成年期引起糖代謝紊亂。
　　第二部分 BPA發(fā)育期暴露損害大鼠學習記憶能力和海馬區(qū)雌激素受體α的DNA甲基化
　　目的：探討發(fā)育期暴露于雙酚A（BPA）對子代大鼠學習記憶行為和情緒調節(jié)及探索行為的影響，并探討其中的表觀遺傳學機制。
　　方法：將受孕的Sprague-Dawley（SD）大鼠按體重匹配后隨機分成對照組和BPA暴露組。從妊娠第一天

9、開始至出生后21天斷乳，每天灌胃給予暴露組大鼠40μg/kg體重的BPA，對照組給予相應的溶劑對照玉米油。子代大鼠出生后60天，利用Morris水迷宮測定大鼠的學習記憶能力；子代大鼠出生后85天，利用高架十字迷宮測定大鼠的焦慮和探索行為；應用 ELISA方法測定大鼠血清中的皮質酮濃度，同時應用定量PCR法測定子代大鼠海馬組織中雌激素受體α和雌激素受體β的表達水平；最后測定子代大鼠海馬中雌激素受體α的基因啟動子區(qū)域甲基化狀態(tài)，探討 BPA

10、暴露影響子代大鼠學習記憶行為發(fā)育的表觀遺傳學機制。
　　結果：水迷宮實驗中，發(fā)育期暴露于 BPA首先顯著延長了雌雄子代大鼠在獲得性訓練中找到潛伏平臺的時間，其次在探查訓練中降低了子代大鼠出現在目標象限的時間。高架十字迷宮實驗中，發(fā)育期暴露于 BPA沒有在子代大鼠中產生有統(tǒng)計學意義的行為改變；但是，BPA暴露子代大鼠血清中的皮質酮濃度相比于對照組子代大鼠顯著升高，且此種改變呈現出性別特異性。相對于對照組，發(fā)育期暴露于BPA顯著降低了