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心情很复杂。。童年时的生活环境会在DNA上烙上印记,影响成年时的健康状况

原生家庭,最近变成了一个很火的词汇,因为从心理学上说,它会影响一个人的一生。


最近的一项医学研究还表明:一个人童年时的生活环境,包括原生家庭,会给他的基因烙上印记,调节炎症的水平,进而影响成年时的健康状况 !


具体说来就是,童年时的家庭社会经济地位低、缺少父母的陪伴,都会使某些炎症调节基因特定位点的DNA甲基化(DNAm)程度发生改变,最终在成年时表现出较高水平的炎症,而这往往与心血管疾病、2型糖尿病、代谢疾病、自身免疫疾病等一系列疾病有关!


相反,母乳喂养时间长、微生物的暴露频率高,则会改变另外一些炎症调节基因特定位点的DNAm程度,最终会降低成年时的炎症水平,成年时会更健康!


这项研究由美国西北大学Thomas McDade教授领导完成,相关的研究成果发表在著名期刊《PNAS》上[1]。

Thomas McDade教授

炎症,在临床上可用C反应蛋白(CRP)来检测。过去,CRP作为炎症及损伤的标志物,被广泛用于临床检测。当CRP浓度超过10mg/L时,标志着机体已经被病原体入侵,可作为急性感染性疾病的诊断指标。


随着检测技术的发展,CRP检测的灵敏度变得更高了。敏CRP(hsCRP)被逐渐用于心血管疾病的风险评估:hsCRP低于1mg/L,评估为低危险性;1-3mg/L,评估为中度危险性;而超过3mg/L,则评估为高度危险性[2]。


目前,已有许多研究表明:婴幼儿时期的环境因素,在成年时的炎症调节中起关键作用。


例如,母乳喂养时间过短[3]、童年时的家庭社会经济地位低[4]及社会心理压力大(如缺少父母关怀)[5]等因素,都与成年时高水平的CRP有关,这意味着成年时发生心血管疾病的风险也越高。相反,童年时暴露于微生物的频率高[6],成年时的CRP水平会降低,成年时会更健康。


但是,童年时的生活环境是以何种方式影响成年时炎症水平的,科学家们还没有彻底搞清楚。不过,越来越多的研究表明,表观遗传印记在其中发挥着重要的作用[7]。


其中,DNA甲基化(DNAm)——在DNA的CG两个核苷酸的C 上选择性地添加甲基——与炎症调节基因的表达及炎症因子、炎症相关疾病之间的关系越来越受到重视[7]。

DNA甲基化示意图

对此,McDade教授领导团队,专门找到了一个能够代表发展中国家的研究队列(CLHNS)。这是一个长期的出生队列研究,始于1983年,以菲律宾第二大城市宿雾的3000多名孕妇及其后代为研究对象[8]。他们居住的环境、社会经济地位、家庭状况有很大的不同,可以提供充分的条件,让研究人员找出影响成年时炎症水平的关键环境因素。


研究人员从这个队列中选择了20-22岁的395名女性和99名男性,共494名调查对象;并采集了他们的血液样本。


研究人员假设,童年时的家庭社会经济地位、社会心理压力、营养状况及微生物暴露频率等因素,可以预测成年时炎症调节基因的DNAm程度。


家庭社会经济地位,是通过婴幼儿时期,调查对象的家庭有形资产,如房屋所有权、家电、汽车等进行衡量的。


社会心理压力,是通过调查对象自出生到11岁期间,缺少父亲或母亲的陪伴(具体的原因是离异、分居或死亡等)来衡量的。


营养状况,是通过母乳喂养持续时间来评估的。母乳喂养持续时间定义为,添加任何辅食及流食前纯母乳喂养的具体天数,这494名调查对象的平均母乳喂养持续时间为62天。


在微生物暴露频率方面,研究人员通过儿童出生的季节(旱季,2-4月)及6-12个月的婴儿接触动物(如鸡、狗)粪便的频率进行了评估。


为了验证这个假设,研究人员利用这494名调查对象的血液样品,对114个炎症调节基因进行了DNAm特点分析,并测定了血液中的炎症因子。


最终,他们找到了9个基因中的10个位点的DNAm程度,可以通过童年的生活环境进行预测。

与童年时环境因素相关的DNA甲基化位点


他们发现,家庭有形资产越少的儿童,成年时C1S基因特殊位点DNAm程度越低、GNG2基因特殊位点的DNAm程度越高,成年时的炎症水平也越高。


缺少父母陪伴的儿童,成年时EGR基因特定位点的DNAm程度增加,成年时也表现出高水平的炎症。


母乳喂养持续时间越长,TLR1基因特定位点的DNAm程度越高、SULT1C2特定位点的DNAm程度越低,成年时表现出低水平的炎症。


出生在旱季成长在雨季的儿童(接触的微生物频率更高),成年时IL-1A、PIK3C2B两个基因的特定位点的DNAm程度增加;婴儿时期暴露于动物粪便的频率增加,使CD8A基因的2个特定位点DNAm程度降低,APBA2基因特定位点的DNAm程度降低。这两种情况的儿童,成年时都表现出低水平的炎症。


那么,这9个基因的DNAm程度与炎症水平的关系,具体又是怎样的呢?


通过一系列分析,他们发现,4个基因的DNAm程度与炎症的水平有关:C1S、PIK3C2B 基因的DNAm程度与炎症水平呈负相关(P<0.01);TLR1基因的DNAm程度与炎症水平呈正相关(P<0.05);EGR基因的DNAm程度高表现出低水平炎症的趋势(P=0.1)。


其中,C1S基因有助于产生一种名叫C1的补体蛋白,C1蛋白在炎症的补体激活中起到关键的作用;PIK3C2B基因在与细胞增殖、存活和迁移的信号通路中起关键作用;TLR1基因则是在病原体的识别、激活包括炎症在内的固有免疫反应中,起到关键作用;EGR4基因在调节细胞增殖、促炎因子产生中起关键作用。


如此看来,童年时的生活环境,可以预测成年时炎症调节基因的DNA甲基化程度,DNA甲基化程度又与成年时的炎症水平有关,而高水平的炎症又是心血管疾病、2型糖尿病等疾病的风险因子。


因此,McDade教授团队的研究结果,打通了这条童年生活环境因素与成年健康状态路径的关键一环!

这项研究让我们看到了,童年时的生活环境,是如何通过表观遗传被“记住”,并对炎症及炎症相关疾病产生持久影响的。


正如McDade教授所说,“这些发现鼓励我们重新考虑,基因是人体‘蓝图’的观点。如果我们将人类基因组概念转化为包含环境信息以改变其结构和功能的动态物质的话,那么我们将可以超越 ‘先天与后天’以及‘DNA决定命运’等简单比喻,这样才能理解人类发展的复杂性!”[9]


值得一提的是,婴幼儿时期微生物暴露频率与炎症调节基因之间的关系,再次印证了表观遗传与“卫生假说”之间的关系。


“卫生假说”即随着卫生水平的提高,婴幼儿期或童年时接触的微生物越来越少,则成年时发生过敏、哮喘、自身免疫疾病的机会越多![10]


当然,也要给广大父母们提个醒:童年时的生活环境,是会影响孩子长大之后的健康的!为了孩子成年后的健康,还真是得从娃娃抓起啊!

 

参考资料:

[1]http://www.pnas.org/content/early/2017/06/26/1620661114.abstract

[2] Ridker P M, Buring J E, Cook N R, et al. C-reactive protein, the metabolic syndrome, and risk of incident cardiovascular events[J]. Circulation, 2003, 107(3): 391-397.

[3] McDade T W, Metzger M W, Chyu L, et al. Long-term effects of birth weight and breastfeeding duration on inflammation in early adulthood[C]//Proc. R. Soc. B. The Royal Society, 2014, 281(1784): 20133116.

[4] Danese A, Pariante C M, Caspi A, et al. Childhood maltreatment predicts adult inflammation in a life-course study[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2007, 104(4): 1319-1324.

[5] Taylor S E, Lehman B J, Kiefe C I, et al. Relationship of early life stress and psychological functioning to adult C-reactive protein in the coronary artery risk development in young adults study[J]. Biological psychiatry, 2006, 60(8): 819-824.

[6] McDade T W, Rutherford J, Adair L, et al. Early origins of inflammation: microbial exposures in infancy predict lower levels of C-reactive protein in adulthood[J]. Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences, 2009: rspb20091795.

[7] Essex M J, Thomas Boyce W, Hertzman C, et al. Epigenetic vestiges of early developmental adversity: childhood stress exposure and DNA methylation in adolescence[J]. Child development, 2013, 84(1): 58-75.

[8] Adair L S, Popkin B M, Akin J S, et al. Cohort profile: the Cebu longitudinal health and nutrition survey[J]. International journal of epidemiology, 2010, 40(3): 619-625.

[9]http://www.ipr.northwestern.edu/about/news/2017/infographic-McDade-childhood-environments-health.html

[10] McDade T W. Early environments and the ecology of inflammation[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2012, 109(Supplement 2): 17281-17288.


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