資料來源: 政府研究資訊系統 GRB PM2.5引起腸道細胞的氧化壓力、發炎反應、細胞增生、Nrf2活化、細胞自噬與腸道菌相失衡之間的互相影響
j.cnki.jeom.2020.20191.pdf 大气 PM2.5暴露对 DNA 甲基化的影响
大氣顆粒物（particulate matter）是大氣中的固體或液體顆粒狀物質的總稱，是一類主要的空氣污染物，對人類健康的損害與其粒徑大小和化學成分有關。顆粒物不僅對大氣環境產生了巨大的影響，其健康影響也成為全球公共衛生領域的重要問題之一。其中，細顆粒物（fine particulate matter，PM2.5）是指大氣顆粒物中空氣動力學直徑≤2.5 μm的顆粒物，包括累積的重金屬和多環芳烴（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）等有毒有機污染物。與較大粒徑的顆粒物相比，PM2.5的粒徑小、表面積大，能夠較長時間懸浮於空氣中，且活性強，並能吸附有毒、有害物質。PM2.5會隨空氣進入肺，吸入的部分PM2.5不僅能進入肺氣體交換區，還能進一步穿過氣血屏障進入循環系統，從而擴散到全身，對人體呼吸系統和心血管系統具有嚴重危害［1-2］。此外，PM2.5暴露還是糖尿病 | Journal of Environmental and Occupational Medicine | 2020, 37(11) 1125www.jeom.org的高危因素，有可能加重慢性腎病，與阿爾茲海默症的風險增加呈正相關，與不良妊娠結局等潛在負面健康效應也有關聯［3-6］。因此，大氣環境的 PM2.5為嚴重影響人體健康的重要因素之一，成為國內外研究的熱點。
早期的報導大多聚焦於顆粒物暴露對住院率、死亡率和發病率的短期或長期影響［7-8］。近期多項研究表明，PM2.5及其毒性成分PAHs暴露可以引起基因組DNA甲基化改變，這可能進一步導致人體多個器官和系統發生疾病［9-14］。PM2.5毒理機制十分複雜，主要包括氧化應激、炎症和DNA分子損傷等。此外，近年的研究發現以DNA甲基化為主的表觀遺傳改變也是其重要的作用機制。所以，探討DNA甲基化是否及如何參與PM2.5的致病過程，對於揭示PM2.5毒性的深層次機制具有重要意義。在這篇綜述中，我們總結了與PM2.5暴露相關的DNA甲基化研究進展
PM2.5可能影響胚胎發育和個體衰老。研究發現 孕期 PM2.5 暴露（均值 13.61 μg·m-3）誘發母親和胎兒 的炎症狀態，與晝夜節律相關基因的甲基化模式改 變有關［45］。空氣PM2.5暴露可能通過胎盤晝夜節律相 關基因甲基化水準的變化，導致表觀遺傳特徵的改 1128 | Journal of Environmental and Occupational Medicine | 2020, 37(11) www.jeom.org 變，進而影響胎盤和胎兒發育過程。Nwanaji-Enwerem 等［46］采 用 Hannum 和 Horvath 兩 種 DNA 甲 基 化 年 齡 模 式［ 這 兩 個 方 法 共 享 6 個 CpG 探 針（cg04474832、 cg05442902、cg06493994、cg09809672、cg19722847 和 cg22736354）］推測生物年齡，評估PM2.5（10.3 µg·m-3） 及其組分與 940 名老年男性（74.7 歲）血液 DNA 甲 基化年齡的相關性。結果顯示 PM2.5 組分中硫酸鹽 （3.4 µg·m-3）和 銨 鹽（1.04 µg·m-3）與 Hannum DNA 甲 基化年齡相關性最大，PM2.5及其組分與Horvath DNA 甲基化年齡無關。Nwanaji-Enwerem等［13］另一個研究 表明rs4961280位點（AGO2基因）與低DNA甲基化年 齡相關，而微小 RNA（MicroRNA，miRNA）處理 AGO2 基因多態性（rs4961280）可改變環境PM2.5長期暴露 與血液DNA甲基化年齡的關聯性，提示miRNA可能在 PM2.5-DNA甲基化年齡關係中發揮重要作用，具體機 制需進一步研究。 PM2.5 還 可 導 致 機 體 炎 症 相 關 基 因 的 DNA 甲 基 化異常、氧化還原失衡以及血液炎症指標升高等。 PM2.5 暴 露 濃 度 升 高 與 4 種 炎 症 蛋 白［TNF-α、可 溶 性 細 胞 間 黏 附 分 子 -1（soluble intercellular adhesion molecule-1，sICAM-1）、可溶性分化簇40配體（soluble cluster of dif-ferentiation 40 ligand，sCD40L）、白介素-6 （interleukin-6，IL-6）］水準的增加呈正相關，與TNF-α 和sICAM-1的DNA調控位點的甲基化呈負相關，提示 表觀遺傳修飾可能在PM2.5影響炎症通路中起重要作 用［47］。Wei等［48］報導PM2.5可誘導氧化還原失衡，降 低細胞內甲基供體S-腺苷蛋氨酸的水準，導致全基 因組DNA甲基化降低。PM2.5暴露可引發特異性基因 啟動子DNA的低甲基化或高甲基化和自閉症候選基 因mRNA的異常表達。PM2.5誘導突觸相關基因啟動子 區的高甲基化與其mRNA和蛋白表達降低有關，認為 DNA甲基化是神經元對PM2.5作出反應的基本機制， 氧化還原/甲基化介導的異常DNA甲基化是PM2.5誘 導的包括自閉症在內的神經發育障礙和突觸功能障 礙的調節因數之一。此外，研究表明PM2.5還與阿爾茨 海默病等神經退行性疾病有關。Shou等［49］認為PM2.5 不僅可以破壞血腦屏障的完整性，還可以進入胃腸道 造成腸道微生態失衡，導致腦部功能發生變化。PM2.5 暴露可能通過降低與神經元功能相關的DNA甲基化 水準，通過表觀遺傳機制影響中樞神經系統功能，如 中樞神經系統中小膠質細胞的啟動可導致炎症和神經損傷
