这种广泛使用的除草剂，会导致肥胖、肾脏和前列腺疾病的跨代表观遗传突变

2021-01-04 生物世界

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撰文 | nagashi

编辑 | 王聪

排版 | 水成文

“ 这是一个没有声息的春天 ”，半个多世纪之前，美国科普作家蕾切尔·卡逊在《 寂静的春天 》一书中写道。作者以详尽的阐释和独到的分析，细致地讲述了以滴滴涕 （DDT）为代表的农药杀虫剂的广泛使用，导致环境污染、生态破坏，整个春天再也听不到虫鸣鸟叫。

人类不断地想控制自然，却使生态破坏殆尽，也在不知不觉间累积毒物于自身甚至遗祸子孙。

值得注意的是，部分农药不仅对诸如鸟类、昆虫等动物的繁衍造成破坏，对人类的健康也会产生严重的负面影响。因此，评估农药的潜在危害对促进全人类健康是十分重要的，尤其是那些广泛应用的农药，如 草甘膦 。

近日，美国华盛顿州立大学生殖生物学中心的研究人员在 Epigenetics 杂志上发表题为： Epigenome-wide association study for glyphosate induced transgenerational sperm DNA methylation and histone retention epigenetic biomarkers for disease 的研究论文。

这项大鼠模型的新研究报告称，在短暂暴露于草甘膦后的第三代大鼠中，发现了与 肥胖、肾脏和 前列腺疾病 相关的DNA甲基化和组蛋白保留的独特特征。这表明 草甘膦等农药可能会对人类的子孙后代产生此前始料未及的危害。

草甘膦 是一种有机磷除草剂，20世纪70年代由孟山都公司开发，是现在在农业中广泛使用的除草剂，因此在人类食物中经常检测到残留。

早期的研究表明，草甘膦的半衰期很短，而且在体内分解很快。尽管这些迹象表明草甘膦的毒性有限，但如今，这项新的研究却表明， 草甘膦的表型效应可以遗传给后代 。

差异DNA甲基化区域（DMR）和差异组蛋白保留（DHR）构成了围绕DNA的表观遗传因子和过程，这也被称为表观遗传突变 （Epimutation）。这些表观遗传突变介导了疾病的表观遗传和其他表型变异。

因此，我们可以通过鉴定DMR和DHR相关基因，并将其与既定的疾病特异性基因关联起来。

与此同时，在患有常见人类疾病的患者中——如前列腺疾病、肾脏疾病、肥胖等，不到1%的人可能与致病基因突变有关。相反，有包括本研究在内的几项研究显示，在这些疾病患者中，表观遗传位点（表观修饰生物标志物）的变化频率更高。

短暂暴露于草甘膦的大鼠的第三代雄性大鼠谱系及其病理状况

在这项研究中，研究人员发现，在患有这些疾病的第三代雄性大鼠中，DNA甲基化改变的区域数量超过200个，在严格的统计阈值下，前列腺、肾脏、肥胖和多种疾病病理之间几乎没有重叠。

然而，在一个更宽松的统计阈值下，30-50%的甲基化状态改变的区域在不同的疾病中重叠。这意味着，在这些疾病中，一些表观遗传突变是十分常见的，这是一套独特的疾病特异性表观遗传生物标志物，显示了个体的疾病易发性。

差异组蛋白保留（DHR）的识别和数量

紧接着，研究团队进一步研究了草甘膦引起的大鼠精子的表观遗传变化。尽管在精子中DNA的组蛋白被精蛋白（protamine）取代以便于将DNA压缩到成熟精子的头部，但一些组蛋白保留位点在精子中仍被保留。

差异组蛋白保留（DHR）在染色体定位

研究人员发现，草甘膦促进了精子中不同世代的组蛋白保留 （DHR） 的遗传。这是第一份关于精子的差异组蛋白保留（DHR）与特定疾病的联系的报告。因此，精子的组蛋白保留可能可以作为特定疾病的生物标志物。

与差异DNA甲基化区域（DMR）相关的基因及遗传标记

当然，这项研究也具有一定的局限性，本研究的通讯作者、华盛顿州立大学生物科学学院生殖生物学中心主任Michael K. Skinner教授表示：“现在，我们很难找到一个没有接触过草甘膦的大鼠种群作为对照。”

总而言之，此项研究证实，至少在SD大鼠模型中， 短暂暴露于草甘膦可促进肥胖、肾脏和前列腺疾病等疾病的表观遗传跨代遗传 。并且，该研究鉴别了一些与已知的病理特异性相关基因的生物标记，这意味着表观遗传诊断或可应用于预防医学。

这项研究表明，人们需要改变对毒理学的看法，在当下，我们只评估直接接触毒理学而不考虑后代的毒性。而我们确实需要对后代负有责任！

参考资料：

https://doi.org/10.1080/15592294.2020.1853319

https://www.genengnews.com/news/herbicide-creates-transgenerational-epigenetic-biomarkers-of-obesity-and-kidney-and-prostrate-disease/

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除草剂,前列腺,草甘膦,DNA,肾脏,肥胖,农药

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