基于FTO介导m6A修饰探讨甜菜碱在氟致子代学习记忆损伤中的作用及机制研究
批准号:
82060595
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
34.0 万元
负责人:
刘俊
依托单位:
学科分类:
人类营养
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘俊
中文摘要
氟中毒存在传代效应,如何预防氟中毒患者后代智力损伤是氟中毒现阶段防治的重要问题。孕期补充甲基供体营养素是减轻或消除环境刺激导致后代表观基因组失调的潜在预防措施。研究报道甜菜碱作为高效甲基供体可纠正环境因素导致的RNA甲基化不足,增加m6A修饰水平,以调控相关基因表达,从而改善多种毒物诱导的学习记忆障碍。课题组前一国家自然科学基金人群数据分析发现甲基供体营养素中甜菜碱对氟中毒保护作用最强,但甜菜碱能否预防氟中毒所致子代学习记忆损伤及作用机制尚不清楚。因此,本项目采用动物实验观察孕期及哺乳期甜菜碱补充对氟中毒大鼠子代学习记忆损伤的预防作用,检测仔鼠特定基因m6A修饰及BDNF/ERK/CREB通路关键基因mRNA与蛋白表达;通过原代海马神经细胞、N27细胞、FTO沉默和过表达细胞模型进一步阐明其表观遗传机制;为氟中毒跨代遗传的营养预防提供理论依据,这对促进氟病区人口优生优育具有重要意义。
英文摘要
There were generational effects of fluoride on the development of the offspring. How to prevent the intellectual reduction of fluorosis patient’s children is an important problem in the current prevention and control of fluorosis. Supplementation with methyl-donor nutrients during pregnancy is a potential preventive measure to reduce or eliminate alteration of epigenome induced by environment. Betaine, a highly efficient methyl-donor can improve learning and memory disorders induced by various poisons due to it rectified the deficiency of RNA methylation with dose-dependent increasing m6A levels to regulate expression of related genes. Analysis of the previous National Natural Science Foundation project showed that betaine had the strongest protective effect on fluorosis in all of methyl-donor nutrients. However, it is unclear whether betaine can prevent learning and memory damage of fluorosis rat offspring and the underlying mechanisms. Therefore, the objectives of present study are to observe the preventive effect of supplementation with betaine during gestation and lactation rats with fluorosis on the learning and memory impairment of their offspring. Furthermore, we will determine the m6A modification in hippocampus and specific gene, and mRNA and protein expression of key genes in BDNF/ERK/CREB pathway. Epigenetic mechanisms will be further elucidated by primary hippocampal neurons, N27 cell lines, silenced-FTO and overexpressed-FTO N27 cells model. It is of great significance to provide theoretical basis for the nutritional prevention of generational inheritance of fluorosis and to promote the healthy birth and good postnatal care in fluorosis areas.
项目的背景及主要内容:氟中毒存在传代效应,如何预防氟中毒患者后代智力损伤是氟中毒现阶段防治的重要问题 。孕期补充甲基供体营养素是减轻或消除环境刺激导致后代表观基因组失调的潜在预防措施。 研究报道一碳代谢营养素甜菜碱(betaine, BET)作为高效甲基供体可纠正环境因素导致的RNA甲基化不足,影响m6A修饰水平,以调控相关基因表达,从而改善多种毒物诱导的学习记忆障碍。但BET能否预防氟中毒所致子代学习记忆损伤及作用机制尚不清楚。本项目首先采用动物实验观察孕期及哺乳期甜菜碱补充对氟中毒大鼠子代学习记忆损伤的预防作用,通过细胞模型进一步阐明BET改善氟诱导神经细胞损伤的机制。.主要结果及意义:长期摄入氟可影响氟中毒大鼠及其子代学习记忆能力,并引起子代海马p-CREB和 FTO 等蛋白表达明显增加,孕期适量甜菜碱干预可改善氟致子代学习记忆损伤,相关蛋白降低。细胞实验发现过量氟暴露使FTO、ALKBH5表达降低, METTL3、RBM15表达升高,并改变了m6A的整体水平, PI3K、CREB3L1、Bcl2L1等基因的m6A水平也显著改变。甜菜碱干预后FTO、ALKBH5表达有所上升,METTL3、RBM15有所下降,甜菜碱干预后m6A修饰总量有所增加。研究发现METTLE3在其中发挥主要作用,过量氟暴露致METTL3表达下调,引起m6A修饰水平降低,抑制PI3K/AKT/CREB通路的激活,促进神经细胞调亡,从而导致神经损伤。甜菜碱可以纠正这些改变从而拮抗过量氟暴露引起的神经细胞损伤。本研究首次从RNA甲基化角度揭示过量氟暴露致子代神经毒性及预防的表观遗传机制,为进一步探究氟致神经损伤的复杂分子机制提供了新思路,为氟中毒跨代遗传的营养预防提供理论依据,这对促进氟病区人口优生优育具有重要意义。本研究项目发表论文6篇,其中SCI 4篇,核心期刊1篇,会议论文1篇,培养研究生2名。
甜菜碱调节GNAS印迹调控区DNA甲基化拮抗氟致胚胎神经发育损伤的机制研究
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批准号:82360642
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:32万元
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批准年份:2023
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负责人:刘俊
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依托单位:
植物化学物、氧化应激与抗氧化酶相关基因多态性对燃煤型氟中毒的影响
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批准号:81460497
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:47.0万元
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批准年份:2014
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负责人:刘俊
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依托单位:
国内基金
海外基金