相對(duì)于金屬和陶瓷材料，高分子材料容易燃燒，因此會(huì)在加工過(guò)程中加入大量的阻燃劑來(lái)提高高分子材料的熱安全性。目前工業(yè)生產(chǎn)中使用的很大部分阻燃劑仍然是毒性較大的鹵素型阻燃劑，在日常中這些阻燃劑小分子會(huì)從高分子材料中釋放到環(huán)境中，跟隨大氣、水或食物進(jìn)入人體?，F(xiàn)在大量的研究表明這些毒性阻燃劑會(huì)對(duì)人體的健康產(chǎn)生較大的危害，包括引發(fā)皮膚變色、頭痛、頭暈、關(guān)節(jié)疼痛，甚至癌癥的多種疾病。近日，喬治亞大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)對(duì)47年前的一阻燃劑泄露事故的影響者進(jìn)行了取樣和調(diào)查，發(fā)現(xiàn)一種含溴的阻燃劑會(huì)改變男性精子中的遺傳密碼，導(dǎo)致后代出現(xiàn)嚴(yán)重的健康缺陷問(wèn)題。
【背景】
1973年，同時(shí)生產(chǎn)阻燃劑FireMaster[主要成分是多溴聯(lián)苯-153(PBB153)]和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑NutriMaster的Velsicol公司錯(cuò)誤地將數(shù)百磅FireMaster運(yùn)到了密歇根附近的谷物加工廠(chǎng)，然后溴化阻燃劑FireMaster通過(guò)動(dòng)物飼料進(jìn)入了整個(gè)州的食物鏈。據(jù)估計(jì)，約有650萬(wàn)密歇根居民食用了含有多溴聯(lián)苯(PBB153)的動(dòng)物產(chǎn)品，導(dǎo)致了美國(guó)歷史上最大的農(nóng)業(yè)事故之一，因此這種阻燃劑被禁止使用。
隨后調(diào)查結(jié)果顯示PBB153對(duì)不僅對(duì)當(dāng)時(shí)直接接觸的人健康有較大的危害，同時(shí)在其后代中也發(fā)現(xiàn)了很多共同的疾病，包括大量關(guān)于新生兒的疝氣或陰囊結(jié)膜的報(bào)告，以及直接受害人的女兒懷孕后死胎或流產(chǎn)的幾率更高。不過(guò)之前的研究主要集中在女性是否有組織和遺傳物質(zhì)病變，然后對(duì)下一代的影響，即主要研究母親情況與后代子女病理之間的聯(lián)系。但是作為孩子遺傳物質(zhì)一半的貢獻(xiàn)者——父親，卻沒(méi)有得到重視和系統(tǒng)調(diào)查研究。
【研究結(jié)果】
在時(shí)隔47年之后的今年，喬治亞大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院Charles A. Easley IV教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)采用將流行病學(xué)、表觀(guān)遺傳學(xué)與人類(lèi)精子干細(xì)胞體外模型相結(jié)合的方法，對(duì)經(jīng)歷過(guò)1973年P(guān)BB153泄露事故、目前還在世的男性遺傳物質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究和分析，以此來(lái)探究PBB153是如何來(lái)改變男性精子中的遺傳物質(zhì)來(lái)影響下一代的。
該研究結(jié)果顯示，PBB153會(huì)導(dǎo)致精子中的DNA——關(guān)鍵印跡基因ICRs的甲基化下降，從而改變了基因的開(kāi)啟和關(guān)閉方式；低劑量PBB153對(duì)基因的改變程度更大。比如PBB153開(kāi)啟了精子中本應(yīng)該被關(guān)閉的基因，從而導(dǎo)致了后代出現(xiàn)大量?jī)?nèi)分泌相關(guān)健康問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致了嚴(yán)重的如胚胎器官、肢體、肌肉和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)疾病的發(fā)生。這一研究以題為“Detrimental effects of flame retardant, PBB153, exposure on sperm and future generations”的論文發(fā)表在《Scientific Reports》上。
【研究?jī)?nèi)容】
在研究中，作者發(fā)現(xiàn)PBB153的循環(huán)水平與男性精子中印跡基因ICRs的甲基化下降有關(guān)。利用開(kāi)發(fā)的體外人工精子模型，作者發(fā)現(xiàn)在10天的時(shí)間內(nèi)，PBB153會(huì)與新甲基轉(zhuǎn)移酶特異性結(jié)合來(lái)降低DNMT酶的催化活性。這種現(xiàn)象有可能給后代帶來(lái)疾病。
例如，精子中DNA甲基化的減少可能導(dǎo)致印跡基因的過(guò)度表達(dá)(這些印跡基因應(yīng)該被沉默)，并轉(zhuǎn)化為后代中不恰當(dāng)?shù)挠H本基因印跡。這種低甲基化可能會(huì)導(dǎo)致基因印跡疾病，如銀拉塞爾綜合征。同時(shí)，印跡基因?qū)μ荷L(zhǎng)至關(guān)重要，在發(fā)育的其他方面也發(fā)揮著重要作用。
關(guān)鍵印記基因的修改遺傳可以解釋兩代PBB153患者經(jīng)歷的癥狀不匹配這一現(xiàn)象。此外，該研究結(jié)果表明，PBB153的劑量在生精細(xì)胞基因表達(dá)的改變中起關(guān)鍵作用。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)顯示，與最高劑量(5uM)相比，低劑量(500nM~1 uM)的基因表達(dá)發(fā)生了更顯著的變化。劑量和效應(yīng)之間這種具體但復(fù)雜的關(guān)系可能解釋了在人類(lèi)流行病學(xué)研究中很難找到一致的結(jié)果以及在PBB隊(duì)列中報(bào)告的各種不同健康結(jié)果。
【總結(jié)】
流行病學(xué)、表觀(guān)遺傳學(xué)和體外模型之間的相互作用是改善人類(lèi)健康和相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)研究的重要因素。研究者將這三個(gè)因素相結(jié)合，對(duì)PBB153對(duì)男性遺傳物質(zhì)的改變以及對(duì)下一代健康問(wèn)題的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，解釋了PBB153直接受害者與下一代間接受害者之間病變的差異性問(wèn)題。同時(shí)，這項(xiàng)研究給我們更多的思考是在未來(lái)如何避免高毒性化學(xué)物質(zhì)對(duì)我們?nèi)祟?lèi)健康造成危害和影響?；氐阶枞紕┻@個(gè)話(huà)題，由于傳統(tǒng)鹵素阻燃劑暴露出來(lái)了一系列的問(wèn)題，目前該研究領(lǐng)域的一個(gè)重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)新一代健康和環(huán)保型阻燃劑，或者開(kāi)發(fā)、推廣或改性本征自阻燃型高分子材料。同時(shí)，有關(guān)部門(mén)對(duì)于相關(guān)企業(yè)也要加強(qiáng)審查力度，防止不規(guī)范的阻燃劑和高分子材料流向市場(chǎng)。
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