母亲孕期烟草暴露与子代先天性心脏病发生的关系及可能机制探讨

先天性心脏病是最常见的先天性畸形，已成为我国新生儿非感染性疾病死亡的主要原因。已有病例对照研究提示，母亲孕期烟草暴露与子代先天性心脏病的发生相关，但缺乏前瞻性流行病学证据和生物学机制研究的支持。针对此，本研究将：1）通过基于出生队列的孕妇人群前瞻性研究，明确母亲孕前和孕期接触烟草烟雾与子代发生先天性心脏病之间的关联；2）应用模式生物斑马鱼，观察不同浓度、时段烟草冷凝物暴露对斑马鱼胚胎心脏发育的影响，探索暴露关键时段，研究烟草暴露下胚胎心脏发育的表观形态和组织病理学改变，及心脏发育相关基因（Nkx2.5、TBX5、GATA4、amhc、vmhc）与BMP信号通路上游BMP2b和BMP4基因表达的时空变化。从现象到机制，结合人群和实验室研究，探讨烟草暴露与胚胎心脏发育异常的关系及可能的发病机制，从而为烟草致畸作用的分子机制研究奠定基础，为降低我国儿童疾病负担、提高人口素质提供理论指导。

先天性心脏病是最常见而严重的的先天性畸形之一。既往病例对照研究显示，母亲孕期烟草暴露与子代先心病的发生相关，但尚无前瞻性队列研究的报道，也缺乏直接生物学关联及机制的研究证据。. 本课题先从人群层面入手，开展了基于出生队列的围孕期危险因素的前瞻性研究。研究纳入了5095例孕妇，孕期收集其围孕期接触烟草的情况。随访至分娩后，根据宝宝出生后的心脏诊断分为复杂先心病、简单先心病和正常三组进行分析。结果显示怀孕前和早孕期丈夫、亲属和同事在孕妇身边吸烟均为后代发生复杂先心病的危险因素，并且早孕期暴露危险度高于孕前（OR值分别为2.662和1.548、2.024和1.424、1.560和1.438，P<0.05）。可见围孕期孕妇吸“二手烟”与后代发生复杂先心病相关。这与既往病例对照研究的结果相似，亦符合我国烟草政策中“杜绝二手烟，保护妇女和儿童”的内容。. 在人群研究的基础上，本课题开展了孕期烟草暴露对子代心脏发育影响的实验研究。将模式生物斑马鱼暴露于烟草冷凝液中，观察其胚胎心脏发育畸形，绘制浓度-效应曲线，得到50%致畸浓度为3.12ug/ml，36-42hpf为关键暴露时段。烟草暴露下斑马鱼胚胎心脏发生了房室分化障碍、环化障碍、心包水肿等表观畸形，并出现心律失常和房室反流、血液瘀滞等功能异常。从而探究到孕期烟草暴露致子代发生先心病的直接实验室证据，印证了人群研究的结果。并推测可能当人类胚胎在孕3-4周时受烟草暴露对心脏发育的影响最为明显，这种影响可能包括了心脏结构畸形、传导系统和功能异常。. 随后，本课题进一步对烟草暴露致心脏发育异常的内在机制进行了初步探索。应用Real-time PCR技术检测不同时段暴露后的斑马鱼胚胎，结果表明，胚胎心脏发育相关的转录因子Nkx2.5、TBX5和GATA4在暴露一段时间后表达趋势和水平异常，BMP信号通路中的BMP2b和BMP4基因表达下调并早于转录因子，斑马鱼房室特异标记基因amhc和vmhc表达均下调。推测胚胎心脏发育相关的特定基因和信号通路的异常表达可能是烟草暴露导致斑马鱼心脏发育异常的机制之一。. 本课题从人群到实验室，研究了烟草暴露致后代心脏发育异常的证据及可能机制，证明了“吸烟有害健康”，为今后烟草致畸作用的分子机制研究提供了一定基础，烟草暴露下斑马鱼模型的建立也为今后的相关研究提供了一些参考。