楊寶霞，黎 萍，鄭百紅

(吉林大學第二醫(yī)院 兒科，吉林 長春130041)

新近大量研究證實，空氣污染物與兒童哮喘發(fā)生、發(fā)展關(guān)系密切?？諝馕廴疚锇w粒物(PM)，O3、SO2、NOx、CO、苯等。其中，顆粒物指生物顆粒(花粉、真菌孢子、細菌等)、土壤顆粒和煙霧顆粒等混合物；主要分為可吸入顆粒物(PM10，空氣動力學直徑<10 μm)以及細顆粒物(PM2.5，空氣動力學直徑<2.5 μm)，顆粒物可通過呼吸系統(tǒng)進入血液[1]?？諝馕廴疚锟蓙碜杂诮煌ㄏ嚓P(guān)空氣污染(TRAP)、柴油機尾氣顆粒(DEP)、家庭供暖等。研究證實，顆粒物會影響兒童肺功能，誘導兒童哮喘的發(fā)生、發(fā)展[2]。Lee等[3]發(fā)現(xiàn)孕期顆粒物的暴露和早期兒童哮喘相關(guān)，且孕中期為暴露的敏感時間窗，孕期顆粒物的暴露對男胎的影響更明顯。

近年研究發(fā)現(xiàn)，空氣污染物可在染色體、基因等不同水平影響遺傳物質(zhì)，包括染色體結(jié)構(gòu)改變、DNA損傷、基因突變以及表觀遺傳的改變等。DNA甲基化是表觀遺傳最常見的修飾形式之一，DNA甲基化[4]是在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMT)的作用下，使CpG二核苷酸胞嘧啶5號碳原子上添加一個甲基集團，形成5-甲基胞嘧啶；甲基化區(qū)域多在啟動子、加強子等基因調(diào)控序列區(qū)域。輔助性T淋巴細胞兩種亞型Thl細胞和Th2細胞的失衡、Treg細胞、Th17活性等是哮喘發(fā)生、發(fā)展的重要機制。越來越多的證據(jù)表明，空氣污染物可通過調(diào)控哮喘相關(guān)細胞及細胞因子的分泌相關(guān)基因及基因組的甲基化，影響哮喘的發(fā)生、發(fā)展[5]，本文綜述了相關(guān)研究進展。

1 空氣污染物對免疫細胞相關(guān)基因DNA甲基化程度的影響

1.1 空氣污染物對Th1細胞相關(guān)基因甲基化的影響

干擾素(IFN)基因家族是Th1相關(guān)的基因，其表達產(chǎn)物可抑制氣道過敏性免疫反應。其中IFN-γ促進Th1細胞分化，抑制Th2細胞分化，減少IL-4、IgE的分泌，可降低氣道高反應性。研究表明，空氣污染物暴露增加效應T細胞IFN-γ基因甲基化水平[6]，抑制IFN-γ分泌，從而促進哮喘發(fā)生；而藥物抑制IFN-γ基因的甲基化可減輕哮喘動物的癥狀[7]。動物實驗研究[8]表明，和對照組比較，圍產(chǎn)期煙草暴露會導致C57BL/6小鼠IFN-γ基因啟動子區(qū)甲基化水平持久性顯著升高，抑制IFN-γ細胞因子表達；暴露于DEP后，小鼠IFN-γ基因多個CpG位點甲基化，導致CD4+T細胞(包括Th1、Th17及Treg細胞)數(shù)量增加[9]。Lee等[3]發(fā)現(xiàn)孕期多環(huán)芳烴(PAH)暴露與臍帶血白細胞IFN-γ啟動子甲基化增加有關(guān)。

1.2 空氣污染物對Th2細胞相關(guān)基因甲基化的影響

Th2細胞釋放IL4、IL10等多種細胞因子，介導氣道炎癥及氣道高反應。Yue等[10]對BALB/c孕鼠進行OVA致敏，隨后進行NO2暴露，子代小鼠Th2細胞極化、IL4啟動子去甲基化，并表現(xiàn)出哮喘的氣道炎癥反應；孕期NO2的暴露導致子代出生后哮喘的發(fā)生率增加。Liu[11]等研究證實DEP和致敏原的暴露均可導致IL4啟動子甲基化增加，血清IgE水平升高。細胞因子IL10會促進免疫耐受，并抑制B細胞產(chǎn)生IgE。Prunicki[12]等發(fā)現(xiàn)，哮喘發(fā)作與IL10內(nèi)含子區(qū)甲基化水平呈顯著正相關(guān)，短期及長期高水平CO、NO2、PM2.5的暴露均可導致其甲基化水平升高，抑制IL10基因表達，導致外周血IL10水平下降。

1.3 空氣污染物對Treg細胞相關(guān)基因甲基化的影響

叉頭樣轉(zhuǎn)錄因子3(Foxp3)是Treg活化的重要轉(zhuǎn)錄因子，在對抗哮喘和氣道高反應性的共同抗原耐受中發(fā)揮重要作用。一項研究[21]評估了短期及長期外界空氣污染物暴露對哮喘的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CO、NO2、PM2.5的暴露與Foxp3甲基化呈正相關(guān)，與Treg細胞活性呈負相關(guān)；2年后，該團隊對33名研究對象外周血研究發(fā)現(xiàn)，外界空氣污染物暴露與Foxp3啟動子甲基化仍然呈正相關(guān)。Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子3(Runx3)在人類扁桃體的Treg細胞表達豐富，Runx3基因沉默會減弱Treg細胞的免疫抑制作用，與哮喘發(fā)病密切相關(guān)[13]。哮喘患兒體內(nèi)Runx3基因甲基化水平升高，孕期煙草暴露可導致子代Runx3甲基化水平增加[14]。

1.4 空氣污染物對Th17細胞相關(guān)基因甲基化的影響

Th17細胞產(chǎn)生IL-22、IL-17、TNF-α等多種細胞因子參與哮喘發(fā)病。有研究[15]表明：哮喘兒童高水平DEP暴露者的血清IL-17水平比低水平暴露者高6倍，IL17與DEP相關(guān)的哮喘發(fā)作有關(guān)。Alejandro[16]等的動物實驗也有類似發(fā)現(xiàn)。有研究[17]稱，持久性有機污染物中多溴聯(lián)苯的暴露導致臍帶血TNF-α基因去甲基化。

2 空氣污染物對DNA甲基化調(diào)控基因及其他基因甲基化的影響

2.1 空氣污染物對DNA甲基化調(diào)控基因甲基化的影響

甲基胞嘧啶雙加氧酶TET-1促進DNA去甲基化；TET1基因的表達水平與其啟動子CpG位點甲基化水平呈負相關(guān)。Hari等[18]對早年以及現(xiàn)居住地暴露于TRAP的哮喘兒童的研究發(fā)現(xiàn)：TET1基因啟動子區(qū)cg23602092低甲基化與哮喘急性發(fā)作間有顯著的統(tǒng)計學關(guān)聯(lián)(P=0.04)，同時發(fā)現(xiàn)，TRAP暴露與TET1的cg23602092位點低甲基化相關(guān)(P<0.001)。該研究表明TRAP暴露導致TET1表達增加，調(diào)控下游相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄水平，從而促進哮喘的發(fā)生、發(fā)展。

2.2 空氣污染物對其他哮喘相關(guān)基因甲基化的影響

呼出氣一氧化氮(FENO)是哮喘氣道炎癥的生物指標；FENO主要受誘導型一氧化氮合酶(iNOS/NOS2)的調(diào)控。FENO升高是哮喘的主要特征之一。顆粒物的暴露會導致iNOS/NOS2基因甲基化降低，iNOS過度表達，繼而促進FENO的合成[19,20]。

長鏈乙酰輔酶A家族成員3(ACSL3)基因位于2q36.1位點，是新近發(fā)現(xiàn)的哮喘易感基因。一項研究[21]顯示，產(chǎn)婦PAH的暴露會造成胎兒臍帶血中ACSL3基因甲基化水平下降，導致哮喘的高風險。

受體酪氨酸激酶Axl是固有免疫的關(guān)鍵信號分子。Axl基因啟動子區(qū)CpG甲基化會導致免疫系統(tǒng)的過度刺激，介導兒童哮喘的發(fā)生。孕期煙草暴露導致子代Axl的基因甲基化增加了2.3%[22]；出生時Axl基因甲基化水平每升高1%，兒童期喘息的發(fā)病風險增加了72%，且女孩比男孩更明顯[23]。

3 空氣污染物對基因組DNA甲基化程度的影響

基因組甲基化程度與哮喘發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[24]。長散在核重復序列-1(long interspersed nuclear element-1，LINE-1)和重復序列Alu甲基化水平體現(xiàn)了全基因組甲基化程度。正常情況下，LINE-1是高度甲基化的；Alu序列是基因組重新甲基化過程中的甲基化中心。研究[25]表明，LINE-1甲基化水平的降低與基因組的穩(wěn)定性有關(guān)，也是氣道慢性炎癥疾病的一個重要特征。高濃度的PM2.5暴露可導致LINE-1甲基化水平下降和Alu甲基化下降[26]，孕期煙草暴露導致子代Alu甲基化顯著降低(P=0.03)[27]。

4 總結(jié)與展望

綜上所述，空氣污染物通過調(diào)控炎癥相關(guān)免疫細胞、細胞因子相關(guān)基因、DNA甲基化調(diào)控基因以及基因組甲基化水平，促進哮喘的發(fā)生及發(fā)展。明確空氣污染物與哮喘相關(guān)的甲基化分子標志物將有助于闡明哮喘的發(fā)病機制，為采取措施減少顆粒物的暴露，以及哮喘的防治提供科學依據(jù)與新思路。