黑炭对非特应性哮喘激发的表观遗传机制研究

The objective of this program is to explore the epigenetic biomarkers for the effects of exposure to black carbon (BC, the toxical indicator of PM2.5) on non-atopic asthma. The results of this program may be served as a molecular tool for overcoming the key technique obstacle in the treatments of non-atopic asthma. Non-atopic asthma is not easy to control or cure. The increasing asthmatics in the past 30 years might be mainly due to the non-allergic components of PM2.5. BC is the poison center of PM2.5. Thus, it’s necessary for asthma control to study the distinct epigenetic biomarkers of the non-atopic asthmatics after short wave of BC exposures. Panel study design is to be used in the program and children from typical regions of Beijing who are 6-14 years old would be enrolled as subjects. Differences in wheezing status, methylation of DNA and expression of miRNA for different BC exposures would be compared among atopic, non-atopic, and non-asthma children to explore the distinct epigenetic markers of non-atopic asthma.

本项目旨在研究PM2.5毒性指示物黑炭（BC）对空气污染敏感健康效应非特应性哮喘激发的作用机制，其科学意义在于揭示BC暴露的特征性表观遗传修饰标志可能是攻克非特应性哮喘治疗的关键分子机制；其立项的必要性在于非特应性哮喘为难治性哮喘，近30年哮喘的增长趋势可能主要与PM2.5中非抗原性污染物相关，BC是PM2.5的毒性中心，因此研究BC暴露对与过敏原无密切相关的非特应性哮喘影响的表观遗传标志是控制PM2.5污染健康影响的必要基础研究。本项目拟采用固定群组研究设计，以6-14岁儿童为观察对象，通过比较非特应性哮喘、特应性哮喘和非哮喘儿童于BC浓度波动后不同时间段BC暴露量对哮喘病情、相关基因DNA甲基化、miRNA表达差异影响探索BC暴露对非特应哮喘激发的表观遗传修饰标志。

近30年哮喘的增长趋势明显上升，可能主要与PM2.5中非抗原性污染物相关，BC是PM2.5的毒性中心，因此本项目研究BC 暴露对与过敏原无密切相关的非特应性哮喘影响的表观遗传标志，是控制PM2.5污染健康影响的必要基础研究。.本项目以特应性哮喘儿童、非特应性哮喘儿童和非哮喘儿童为研究对象。由首都儿研所医生，根据哮喘诊断标准确定入组儿童。评估雾霾期间哮喘儿童肺功能和呼出气一氧化氮（FeNO）。采集调查对象诱导痰，提取痰液基因组DNA，评估基因组DNA甲基化水平；提取痰液组蛋白，评估H3、H4组蛋白乙酰化水平。使用积分球四波长光学反射率测量法分析空气BC含量。通过固定群组研究，分析BC短期波动影响的儿童哮喘表观遗传修饰标志。.本项目共收集北京市的5-14岁汉族儿童278例，其中特应性哮喘180例，非特应行哮喘40例，非哮喘儿童58例；根据项目研究设计对研究对象入组和复测时间的要求，在调查期间内共146名儿童完成了重复测量，包括88名哮喘儿童和58名非哮喘儿童。结果显示：①哮喘儿童组蛋白H3乙酰化水平与FeNO呈显著正相关性；H4乙酰化水平与FEV1/FVC、FEF50、FEF75和MMEF呈显著负相关性，提示表观遗传修饰改变影响哮喘儿童肺功能变化。②非特应性哮喘儿童的H3乙酰化水平低于特应性哮喘儿童（P =0.099，边缘显著），儿童的特应性状态（Atopy）可能是影响组蛋白乙酰化修饰的重要因子。③发现142个CpG位点甲基化与BC浓度显著相关，发现1个CpG位点甲基化在非特应性哮喘儿童和非哮喘儿童间有显著差异。④BC浓度与H3乙酰化水平具有显著相关性，随着空气中BC浓度增加，特应性哮喘儿童痰液中H3乙酰化水平上升（RR=1.00300，95%CI:1.00298~1.00302)。非特应性哮喘儿童痰液中H3乙酰化水平与BC暴露浓度无显著相关性。BC 等空气污染物的短期波动是否是影响非特应性哮喘儿童H3乙酰化的关键因素还有待于进一步深入探索。本项目研究结果对于深入进行BC对非特应性哮喘和特应性哮喘影响机制研究将具有重要参考意义。