父代生殖细胞重编程关键期砷暴露跨代影响子代发育的表观遗传机制
批准号:
81930093
项目类别:
重点项目
资助金额:
297.0 万元
负责人:
徐德祥
依托单位:
学科分类:
预防医学
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐德祥
中文摘要
前期实验发现父代砷暴露引起子代胚胎丢失和宫内生长受限,但机制未明。我们假设:父代生殖细胞重编程关键期砷暴露改变精子印记基因甲基化/羟甲基化模式并跨代影响子代发育。本课题以安徽优生优育队列3000对新婚夫妇为对象,评估父代砷暴露与子代宫内生长受限间关联;构建父代生殖细胞发生期和精子成熟期砷暴露动物模型,揭示父代生殖细胞重编程关键期砷暴露对子代胎盘和胎儿发育的损害作用、远期影响和跨代效应;分析父代生殖细胞重编程关键期砷暴露对精子印记基因甲基化/羟甲基化模式、子代胎盘印记基因甲基化/羟甲基化模式和胎盘特定印记基因表达的调控作用,阐明叶酸耗竭和过量活性氧在砷暴露改变精子印记基因甲基化/羟甲基化模式中的作用;采用巢式病例-对照设计,验证胎盘印记基因甲基化/羟甲基化模式和印记基因表达改变在父代砷暴露所致子代宫内生长受限中的作用。本课题为最终阐明父代砷暴露跨代影响子代发育的机制并制定预防对策提供新线索。
英文摘要
Preliminary experiment showed that paternal arsenic exposure induced embryo loss and fetal growth restriction, but its mechanism remained obscure. We hypothesize that paternal arsenic exposure during reprogramming critical period induces transgenerational effects on offspring development through altering methylation patterns of specific imprinted genes. The present study will measure urinary arsenic concentrations as biomarkers of paternal arsenic exposure and analyze the association between paternal arsenic exposure and fetal intra-uterine growth restriction. We will establish two mouse models of paternal arsenic exposure at stages of germ cell development and sperm maturation. We will observe arsenic-induced fetal growth restriction, long-term influence and transgenerational effects. We will analyze the effects of paternal arsenic exposure during reprogramming critical period on methylation patterns of sperm imprinted genes, methylation patterns of placental imprinted genes and expression of placental imprinted genes. We will explore the role of folic acid depletion and excess reactive oxygen species on arsenic-induced alteration of methylation patterns in sperm imprinted genes. Finally, urinary arsenic concentrations, methylation patterns of imprinted genes in human placentas and expression of specific imprinted genes in human placentas will be compared between subjects with SGA and AGA infants to verify whether alteration of methylation patterns in imprinted genes on arsenic-induced transgenerational effects on offspring development. The present study will provide the data for elucidating paternal arsenic exposure induced transgenerational effects on offspring development.
职业和环境砷暴露对人体健康的有害影响是重大公共卫生问题。过去更多关注孕期砷暴露对子代发育的损害作用,父代砷暴露对子代发育的影响远未阐明。本课题假设:父代生殖细胞重编程关键期砷暴露改变精子印记基因甲基化/羟甲基化模式并跨代影响子代发育。课题以安徽优生优育队列3000对新婚夫妇为对象,评估父代砷暴露与子代宫内生长受限间关联;构建父代生殖细胞发生期和精子成熟期砷暴露动物模型,揭示父代生殖细胞重编程关键 期砷暴露对子代胎盘和胎儿发育的损害作用、远期影响和跨代效应;分析父代生殖细胞重编程关键期砷暴露对精子印记基因甲基化/羟甲基化模式、子代胎盘印记基因甲基化/羟甲基化模式 和胎盘特定印记基因表达的调控作用,阐明叶酸耗竭和过量活性氧在砷暴露改变精子印记基因 甲基化/羟甲基化模式中的作用。人群流行病学调查结果显示:父代砷暴露与子代宫内生长受限存在特定关联;动物实验发现:成年期雄性砷暴露降低精子数量和活力,遗传毒性应激和精原干细胞衰老介导砷所致精子质量下降;生殖细胞重编程关键期砷暴露引起宫内生长受限,胎盘滋养层间质浸润受阻和迷路层血管生成障碍是生殖细胞重编程关键期砷暴露诱发宫内生长受限的病理学基础;生殖细胞重编程关键期砷暴露通过抑制胎脑DNA羟甲基化引起成年子代焦虑样行为;生殖细胞重编程关键期砷暴露通过改变胎儿期肝脏脂肪酸β-氧化特定基因DNA羟甲基化重编程导致子代成年期脂代谢异常,补充α酮戊二酸抑制砷暴露所致肝细胞脂肪酸β-氧化重编程改变并缓解肝脏脂质沉积;父代精子成熟期砷暴露可能通过改变亲代精子非编码RNA和子代肝脏脂代谢相关父源表达印记基因导致成年期子代葡萄糖耐量受损和肝脏脂质沉积。系列研究成果发表在环境健康展望等领域顶刊,研究成果为最终阐明父代砷暴露跨代影响子代发育的机制并制定预防对策提供新线索。
孕期硝基多环芳烃暴露与自闭症谱系障碍的关联及其胎盘-脑轴机制
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批准号:82330102
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项目类别:重点项目
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资助金额:220万元
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批准年份:2023
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负责人:徐德祥
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依托单位:
孕期1-硝基芘暴露与胎儿宫内生长受限的关联及其毒理学机制
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批准号:91743105
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2017
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负责人:徐德祥
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依托单位:
孕期维生素D缺乏与胎儿生长受限的关联及其机制研究
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批准号:81630084
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项目类别:重点项目
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资助金额:275.0万元
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批准年份:2016
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负责人:徐德祥
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依托单位:
Toll样受体4在对乙酰氨基酚肝损伤不同阶段肝细胞程序性坏死和再生中的作用
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批准号:81373495
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项目类别:面上项目
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资助金额:75.0万元
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批准年份:2013
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负责人:徐德祥
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依托单位:
活性氧和一氧化氮介导的胎盘内质网应激在LPS致畸中的作用
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批准号:81172711
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项目类别:面上项目
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资助金额:55.0万元
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批准年份:2011
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负责人:徐德祥
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依托单位:
ROS、PGs、NO和TNF-α在LPS调控肝细胞LXR-α及其靶基因中的作用
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批准号:30973544
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项目类别:面上项目
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资助金额:35.0万元
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批准年份:2009
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负责人:徐德祥
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依托单位:
Toll样受体信号通路下游分子ROS、PGs、NO和TNF-α在LPS致畸中的作用
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批准号:30671786
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2006
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负责人:徐德祥
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依托单位:
细菌脂多糖对肝细胞孕烷X受体及其靶基因CYP3A的下调作用及其机理
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批准号:30572223
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项目类别:面上项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2005
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负责人:徐德祥
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依托单位:
ROS、PGs和TLR-4在LPS下调肝细胞CYP3A基因表达中的作用
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批准号:30371667
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项目类别:面上项目
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资助金额:7.0万元
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批准年份:2003
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负责人:徐德祥
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依托单位:
国内基金
海外基金