相對于金屬和陶瓷材料，高分子材料容易燃燒，因此會在加工過程中加入大量的阻燃劑來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對人體的健康產(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)院的一個研究團隊對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)重的健康缺陷問題。
【背景】
1973年，同時生產(chǎn)阻燃劑FireMaster[主要成分是多溴聯(lián)苯-153(PBB153)]和營養(yǎng)補充劑NutriMaster的Velsicol公司錯誤地將數(shù)百磅FireMaster運到了密歇根附近的谷物加工廠，然后溴化阻燃劑FireMaster通過動物飼料進(jìn)入了整個州的食物鏈。據(jù)估計，約有650萬密歇根居民食用了含有多溴聯(lián)苯(PBB153)的動物產(chǎn)品，導(dǎo)致了美國歷史上最大的農(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對不僅對當(dāng)時直接接觸的人健康有較大的危害，同時在其后代中也發(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，卻沒有得到重視和系統(tǒng)調(diào)查研究。
【研究結(jié)果】
在時隔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)的一個研究團隊采用將流行病學(xué)、表觀遺傳學(xué)與人類精子干細(xì)胞體外模型相結(jié)合的方法，對經(jīng)歷過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，以此來探究PBB153是如何來改變男性精子中的遺傳物質(zhì)來影響下一代的。
該研究結(jié)果顯示，PBB153會導(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啟和關(guān)閉方式；低劑量PBB153對基因的改變程度更大。比如PBB153開啟了精子中本應(yīng)該被關(guān)閉的基因，從而導(dǎo)致了后代出現(xiàn)大量內(nèi)分泌相關(guān)健康問題，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。
【研究內(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)。利用開發(fā)的體外人工精子模型，作者發(fā)現(xiàn)在10天的時間內(nèi)，PBB153會與新甲基轉(zhuǎn)移酶特異性結(jié)合來降低DNMT酶的催化活性。這種現(xiàn)象有可能給后代帶來疾病。
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導(dǎo)致基因印跡疾病，如銀拉塞爾綜合征。同時，印跡基因?qū)μ荷L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)實驗結(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流行病學(xué)研究中很難找到一致的結(jié)果以及在PBB隊列中報告的各種不同健康結(jié)果。
【總結(jié)】
流行病學(xué)、表觀遺傳學(xué)和體外模型之間的相互作用是改善人類健康和相關(guān)風(fēng)險研究的重要因素。研究者將這三個因素相結(jié)合，對PBB153對男性遺傳物質(zhì)的改變以及對下一代健康問題的影響進(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題。同時，這項研究給我們更多的思考是在未來如何避免高毒性化學(xué)物質(zhì)對我們?nèi)祟惤】翟斐晌：陀绊?。回到阻燃劑這個話題，由于傳統(tǒng)鹵素阻燃劑暴露出來了一系列的問題，目前該研究領(lǐng)域的一個重點是開發(fā)新一代健康和環(huán)保型阻燃劑，或者開發(fā)、推廣或改性本征自阻燃型高分子材料。同時，有關(guān)部門對于相關(guān)企業(yè)也要加強審查力度，防止不規(guī)范的阻燃劑和高分子材料流向市場。
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