一些流行病学研究表明母体砷暴露会增加胎儿生长受限(FGR)的风险,但其机制尚不清楚。越来越多的证据表明,在妊娠早期绒毛外滋养层细胞(EVTs)的侵袭不足会导致不良妊娠结局,包括先兆子痫、FGR和自然流产。
表观遗传修饰对胚胎和胎盘发育发挥重要作用,其中,N6-甲基腺苷(m6A)是真核生物mRNA中丰度最高的一种修饰,其异常调控可能对胎盘滋养层失调有重要影响。
研究人员首先利用怀孕小鼠研究砷暴露对胎鼠及胎盘发育的影响,对一系列指标检测后发现砷暴露小鼠的胎儿(暴露于1.5和15 mg/L NaAsO2)和胎盘(暴露于15 mg/L NaAsO2)的大小均更小。进而研究妊娠期砷暴露对胎盘滋养层细胞间质侵袭的影响,发现15 mg/L NaAsO2暴露组与对照组相比,糖原+滋养层细胞积累增多,间质侵袭标志物表达降低。
接下来,研究人员利用转录组测序分析参与砷引起的滋养层细胞侵袭的关键基因,实验组和对照组筛选之后发现5个基因参与了滋养层功能调控,包括Sparcl1、Ceacam13、Ceacam3、TGF-b2和Cyr61。经过RT-qPCR、免疫组化和免疫荧光等实验证实了Cyr61表达在砷暴露组显著降低,作为潜在的候选靶点(图1)。
图1 RNA测序及验证实验确定参与砷暴露影响的关键基因
进一步寻找可能参与的m6A修饰相关的甲基转移酶或去甲基化酶,发现多个甲基转移酶在暴露组和对照组间无显著差异,而去甲基化酶Alkbh5在暴露组显著降低,另外m6A甲基转移酶活性也显著更低。SAM作为甲基化反应的甲基供体,利用LC-MS/MS确定了暴露组细胞内SAM更低(图2G-J)。
为了研究SAM缺失对砷引起的滋养层细胞侵袭抑制的影响,作者对As3MT进行敲低,发现甲基转移酶催化结构域辅因子SAM的缺失是导致砷引起的甲基转移酶活性降低的部分原因。As3MT敲除或SAM补充均可减弱砷诱导的Cyr61 m6A下调。在小鼠中,FA补充能够挽救砷诱导的滋养层细胞侵袭缺陷及FGR。
另外,回归临床样本,在妊娠年龄较小的婴儿中,母体尿液砷水平与血浆CYR61呈负相关(图3)。
相关链接(近期天昊生物与徐德祥老师团队合作文章):
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