Otsonille altistumisen aiheuttamat epigeneettiset muutokset terveillä vapaaehtoisilla (Geminoz)

Kontrolloidut ihmisen otsonille altistumista koskevat tutkimukset ovat raportoineet keuhkojen toiminnan heikkenemisestä (Devlin ym. 2012; Kim ym. 2011) ja tulehduksen lisääntymisestä (Kim ym. 2011; Koren ym. 1991; Liu ym. 2009; Romieu et al. . 2008). Terveiden nuorten vapaaehtoisten otsonivasteen vaihteluväli on kuitenkin suuruusluokkaa, ja jos yksilöt altistuvat otsonille joitakin kuukausia myöhemmin, he säilyttävät hierarkiansa vastekäyrällä, mikä viittaa siihen, että pitkäikäiset tekijät ovat vastuussa. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että polymorfismit oksidatiivisissa stressigeeneissä, kuten GSTM1 tai NQO1, voivat liittyä herkkyyteen ilman epäpuhtauksille (Bergamaschi et al. 2001; Corradi et al. 2002). Viime vuosikymmenen aikana monet tutkijat ovat kuitenkin alkaneet tutkia epigenomia mahdollisena linkkinä ympäristömyrkkyille altistumisen ja sairauksien välillä. Epigenetiikka viittaa ei-geneettisiin mekanismeihin, jotka vaikuttavat geenien ilmentymiseen ja fenotyyppiin (Cortessis et al. 2012). Yleisesti tutkittuja epigeneettisiä muutoksia ovat DNA:n metylaatio, histonien modifikaatio ja ei-koodaavan RNA:n ilmentyminen (ts. mikro-RNA). Äskettäin Harvard School of Public Health -yliopistossa tehdyssä työssä tarkasteltiin DNA:n metylaatiota ilmansaasteiden aiheuttamien haitallisten terveysvaikutusten vaikutusten muuntajana (Bind et al. 2012). Tämä ryhmä, joka käytti kohorttia, joka edusti VA Normative Aging Study -tutkimuksen aikaisempia sotaveteraaneja, havaitsi voimakkaampia vaikutuksia sydän- ja verisuonisairauksiin liittyvissä veren biomarkkereissa, joilla oli DNA-metylaatiostatus, sekä maailmanlaajuisesti että ehdokasgeeneissä. Lisäksi Salam et ai. havaitsi, että uloshengitetyn typpioksidin fraktio, keuhkotulehduksen merkkiaine, oli yhteydessä lyhytaikaiseen PM 2,5 -pitoisuuteen sekä NOS2:n epigeneettisiin ja geneettisiin variaatioihin lapsilla (2012). Näin ollen nämä tutkimukset viittaavat siihen, että epigeneettiset muutokset voivat vaikuttaa alttiuteen saasteille. Lisäksi akuutteja epigeneettisiä muutoksia, jotka ovat mahdollisia ilmansaasteiden aiheuttamien terveysvaikutusten polkuja, on liitetty hiukkasten ja ympäristön kaasumaisten saasteiden hengittämiseen (Baccarelli ym. 2009; Bellavia ym. 2013; Bollati ym. 2010; De Prins ym. 2013; Madrigano ym. 2011; Tarantini ym. 2009). Siksi on mahdollista, että yksilön epigeneettinen profiili voi tehdä heistä enemmän tai vähemmän herkkiä otsonille ja että itse otsonille altistuminen voi aiheuttaa akuutteja muutoksia epigenomissa, mikä puolestaan ​​voi vaikuttaa otsoniherkkyyteen.

Aiemmissa tutkimuksissa, joissa on tarkasteltu ilmansaasteisiin liittyviä epigeneettisiä muutoksia, on vaikea erottaa geneettisten ja epigeneettisten tekijöiden roolia. Yksi tapa tehdä tämä on tutkia identtisiä (MZ) kaksosia. MZ-kaksoset syntyvät, kun kaksi tai useampi tytärsolu halkeaa yhdestä tsygootista alkionkehityksen aikana muodostaen kaksi yksilöä, joilla on identtiset geneettiset sekvenssit (Fraga et al. 2005), mutta epigenomit poikkeavat toisistaan ​​(Li et al. 2013; Szyf 2007). Useita sairauksia, joissa MZ-kaksoset ovat ristiriidassa, kuten kaksisuuntainen mielialahäiriö ja skitsofrenia (Bonsch ym. 2012; Dempster ym. 2011), astma (Runyon ym. 2012), autismikirjon häiriö (Wong et al. 2013) ja rintasyöpä (Heyn et al. 2013), syynä on epigeneettinen vaihtelu. Siksi, koska sairauden tilan epäsuhta on jo yhdistetty epigeneettisiin muutoksiin, tämä lisää uskottavuutta ajatukselle, että epigenetiikka voisi olla vastuussa joidenkin koehenkilöiden herkkyydestä otsonialtistukselle, kun taas toiset eivät näytä reagoivan. Käyttämällä MZ-kaksosia yhtenä kohdepopulaationa tässä tutkimuksessa voidaan tutkia täysin vain epigenetiikasta johtuvaa vaihtelua ilman genetiikan vaikutusta.

Tätä tutkimusta varten tutkijat mittaavat muutoksia keuhkotulehduksessa terveiden henkilöiden ja terveiden kaksoisparien hallitun altistuksen jälkeen puhtaalle ilmalle ja otsonille. Tämä päätepiste valittiin, koska aiemmat työt ovat osoittaneet, että hengitysteitä vuoraavat epiteelisolut ovat otsonin ensimmäinen kohde ja reagoivat tuottamalla tulehdusta edistäviä sytokiinejä, kuten IL-6:ta ja IL-8:aa. Epigeneettiset muutokset ovat riippuvaisia ​​kudostyypistä, ja hengitysteiden epiteelisoluja voidaan saada harjakoepalalla bronkoskopian aikana ja analysoida epigeneettisten muutosten varalta. Tutkijat määrittävät, liittyvätkö erot lähtötilanteen epigeneettisissä profiileissa koehenkilöiden välillä otsoniherkkyyteen ja aiheuttaako otsonille altistuminen itsessään akuutteja muutoksia kohteen epigenomissa.