게놈

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8003(2023) 이 기사 인용

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최근 수십 년 동안 환경 오염 물질이 인간 건강에 미치는 해로운 영향은 심각한 대중의 관심사가 되었습니다. 유기인산염(OP) 살충제는 농업에 널리 사용되며 OP와 그 대사산물이 인간 건강에 미치는 부정적인 영향이 입증되었습니다. 우리는 임신 중 OP에 노출되면 다양한 과정에 영향을 주어 태아에 해로운 영향을 미칠 수 있다는 가설을 세웠습니다. 우리는 모자 PELAGIE 코호트에서 얻은 태반 샘플에서 성별에 따른 후생유전학적 반응을 분석했습니다. 우리는 게놈 DNA를 사용하여 텔로미어 길이와 미토콘드리아 사본 수를 분석했습니다. 염색질 면역침전과 qPCR(ChIP\u201b\u200bqPCR) 및 고처리량 시퀀싱(ChIP-seq)을 사용하여 H3K4me3을 분석했습니다. 인간 연구는 마우스 태반 조직 분석을 통해 확인되었습니다. 우리 연구에서는 남성 태반이 OP 노출에 더 높은 민감성을 나타냈다. 구체적으로 우리는 텔로미어 길이가 단축되고 DNA 손상 지표인 γH2AX 수준이 증가하는 것을 관찰했습니다. 우리는 노출되지 않은 태반보다 디에틸포스페이트(DE) 노출된 남성 태반의 텔로미어에서 더 낮은 히스톤 H3K9me3 점유율을 감지했습니다. 우리는 DE에 노출된 여성 태반에서 갑상선 호르몬 수용체 알파(THRA), 8-옥소구아닌 DNA 글리코실라제(OGG1) 및 인슐린 유사 성장 인자(IGF2)의 프로모터에서 H3K4me3 점유율이 증가하는 것을 발견했습니다. PPARG에서의 H3K4me3 점유율은 디메틸포스페이트(DM)에 노출된 남성과 여성 태반 모두에서 증가했습니다. 선택된 샘플의 게놈 전체 시퀀싱은 DE 노출로 인한 성별 차이를 나타냅니다. 구체적으로 우리는 여성 태반 샘플에서 면역체계와 관련된 유전자에서 H3K4me3의 변경을 발견했습니다. DE에 노출된 남성 태반에서는 발달 관련, 콜라겐 및 혈관 신생 관련 유전자의 H3K4me3 점유율 감소가 관찰되었습니다. 마지막으로, 우리는 히스톤 점유율이 변경된 지역에서 많은 수의 NANOG 및 PRDM6 결합 사이트를 관찰했는데, 이는 효과가 이러한 요인을 통해 매개될 가능성이 있음을 시사합니다. 우리의 데이터는 유기인산염 대사산물에 대한 자궁 내 노출이 정상적인 태반 발달에 영향을 미치고 잠재적으로 유년기 후기에 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다.

환경적 요인에 대한 노출이 인간의 건강에 중대한 영향을 미칠 수 있다는 증거가 늘어나고 있습니다. 가장 해로운 영향은 전반적인 후성유전적 재프로그래밍, 높은 증식률 및 기관발생 사건으로 인해 배아 노출 중에 발생합니다. David Barker가 공식화한 인간 질병의 발달 기원 이론(DOHAD)에 따르면 발달의 첫 단계에서 경험한 환경 조건은 삶의 후기 단계에 장기적인 영향을 미칠 수 있습니다1. 이 현상은 발달의 생물학적 가소성과 연결되어 있어 다양한 자극에 반응하여 생리적 기능을 쉽게 재프로그래밍할 수 있습니다. 결과적으로, 환경 오염 물질에 대한 자궁 내 노출은 삶의 초기 단계와 후기 단계 모두에서 발생할 수 있는 다양한 병리의 경향을 증가시킬 수 있습니다.

이 연구에서 우리는 유기인산염 농약 노출에 대한 새로운 바이오마커를 밝히기 위해 유럽 이니셔티브를 위한 인간 생체 모니터링(HBM4EU)의 틀 하에서 인간 태반에 대한 유기인산염(OP) 농약 대사산물의 영향을 분석했습니다. OP 해독의 일반적인 생성물은 디에틸포스페이트(DE) 및 디메틸포스페이트(DM)와 같은 디알킬 포스페이트(DAP)이며, 이러한 대사산물은 일반적으로 질량 분석법을 통해 소변에서 검출됩니다2. 연구에 따르면 OP에 노출되면 산화 스트레스 유도로 인해 미토콘드리아 기능이 손상될 수 있는 것으로 나타났습니다3. OP는 호르몬 관련 암을 유발할 수 있으며4 신경계 발달에 영향을 미칠 수 있습니다5. 어린이의 경우 자궁 내 OP에 대한 노출은 인지 기능 장애, 남아의 낮은 IQ 및 작업 기억 지수의 결핍과 같은 광범위한 발달 병리와 관련이 있는 것으로 나타났습니다7. 조기에 독성 물질에 노출된 결과는 제대혈 및 태반과 같은 비침습적 인간 생물학적 샘플의 특정 바이오마커를 분석하여 연구할 수 있습니다. 태반은 태아와 산모 순환 사이의 교환 플랫폼 역할을 하는 일시적 기관이며 대량으로 이용 가능합니다. 태반은 수정 후 ~ 5일에 영양외배엽(TE)에서 발생하며, 이는 착상 전 배아의 배반포 단계에 해당합니다. 착상 후 영양막 세포는 산모 혈관의 혈관 재형성을 통해 자궁을 침범하기 시작합니다. 영양막 세포 분화의 결함은 자간전증과 같은 임신 관련 합병증을 유발할 수 있으며 영아의 저체중 출생을 유발할 수 있습니다8.