臭氧暴露对健康志愿者的表观遗传效应修饰 (Geminoz)

人体接触臭氧的受控研究报告显示肺功能下降（Devlin 等人，2012 年；Kim 等人，2011 年）和炎症增加（Kim 等人，2011 年；Koren 等人，1991 年；Liu 等人，2009 年；Romieu 等人. 2008). 然而，健康的年轻志愿者对臭氧的反应范围是一个数量级，如果个体在几个月后接触臭氧，他们会在反应曲线上保留其等级，这表明长寿因素是造成这种情况的原因。 几项研究表明，氧化应激基因（如 GSTM1 或 NQO1）的多态性可能与对空气污染物的反应有关（Bergamaschi 等人，2001 年；Corradi 等人，2002 年）。 然而，在过去十年中，许多研究人员开始探索表观基因组，将其作为暴露于环境毒物和疾病之间的可能联系。 表观遗传学是指影响基因表达和表型的非遗传机制 (Cortessis et al. 2012)。 通常研究的表观遗传变化包括 DNA 甲基化、组蛋白修饰和非编码 RNA 表达（即 微小RNA）。 最近，哈佛大学公共卫生学院开展的研究将 DNA 甲基化作为空气污染引起的不良健康影响的一种效应调节剂（Bind 等人，2012 年）。 该小组使用代表来自 VA 规范老龄化研究的先前退伍军人的队列，观察到心血管疾病相关血液生物标志物与 DNA 甲基化状态的更强影响，包括全局和候选基因。 此外，Salam 等人。发现呼出的一氧化氮分数（肺部炎症的标志物）与儿童的短期 PM 2.5 浓度以及 NOS2 表观遗传和遗传变异相关（2012 年）。 因此，这些研究表明表观遗传变化可能会影响对污染物的易感性。 此外，急性表观遗传变化是空气污染引起健康影响的潜在途径，与吸入颗粒物和环境气态污染物有关（Baccarelli 等人，2009 年；Bellavia 等人，2013 年；Bollat​​i 等人，2010 年； De Prins 等人 2013 年；Madrigano 等人 2011 年；Tarantini 等人 2009 年）。 因此，个体的表观遗传特征可能使他们或多或少对臭氧有反应，而臭氧暴露本身可能导致表观基因组发生急剧变化，进而影响臭氧反应。

以前研究与空气污染物相关的表观遗传变化的研究很难理清遗传和表观遗传因素的作用。 一种方法是研究同卵 (MZ) 双胞胎。 当两个或多个子细胞在胚胎发育过程中从一个受精卵分裂时，就会出现 MZ 双胞胎，形成两个具有相同基因序列的个体 (Fraga et al. 2005) 但表观基因组不同 (Li et al. 2013; Szyf 2007)。 MZ 双胞胎不一致的许多疾病，例如双相情感障碍和精神分裂症（Bonsch 等人 2012 年；Dempster 等人 2011 年）、哮喘（Runyon 等人 2012 年）、自闭症谱系障碍（Wong 等人 2013 年）和乳腺癌 (Heyn et al. 2013)，将表观遗传变异性作为原因。 因此，由于疾病状态的不一致已经与表观遗传变化相关联，这进一步证明了表观遗传学可能是某些受试者对臭氧暴露的易感性而其他受试者似乎没有反应的原因的观点。 通过使用 MZ 双胞胎作为本研究的一个目标人群，可以充分探索仅由表观遗传学引起的变异性，而不受遗传学的影响。

在这项研究中，研究人员将测量健康受试者和健康双胞胎受控暴露于清洁空气和臭氧后肺部炎症的变化。 之所以选择这个终点，是因为之前的研究表明，气道内壁的上皮细胞是臭氧的首要目标，并通过产生促炎细胞因子（如 IL-6 和 IL-8）做出反应。 表观遗传变化取决于组织类型，气道上皮细胞可以在支气管镜检查期间通过刷子活检获得，并检测表观遗传变化。 研究人员将确定受试者之间基线表观遗传特征的差异是否与对臭氧的反应有关，以及臭氧暴露本身是否会导致受试者表观基因组发生急剧变化。