Environmental Health：全球 DNA 甲基化、血铅与尿砷水平对学龄前儿童发育迟缓的联合影响

文摘 2025-01-18 10:04 浙江

摘要

DNA甲基化是大脑发育的关键步骤，5-甲基-2'-脱氧胞苷（5mdC）是全球DNA甲基化标记之一。砷和铅暴露与神经毒性有关，这可能与表观遗传变化相关。我们的研究旨在调查学龄前儿童中5mdC与发育迟缓（DD）之间的相关性。此外，我们评估了5mdC是否会改变血铅和尿总砷水平对发育迟缓（DD）的影响。我们分析了174名发育迟缓儿童和88名健康儿童的5mdC、血镉和血铅浓度，以及尿总砷浓度。全球DNA甲基化水平以5mdC与2'-脱氧鸟苷（dG）的比率表示，称为5mdC（%）。我们的研究结果显示，血铅和尿总砷水平升高与学龄前儿童患发育迟缓（DD）的风险显著相关。此外，高5mdC（%）与发育迟缓（DD）风险降低相关，优势比（OR）和95%置信区间（CI）为0.14（0.06 - 0.32）。低5mdC（%）和血铅水平升高之间存在显著的相乘交互作用，会增加发育迟缓（DD）的优势比，其优势比和95%置信区间为9.51（4.18 - 21.64）。这些发现为5mdC（%）降低和高血铅浓度的联合作用增加发育迟缓（DD）的优势比提供了证据。

1. 研究背景：发育迟缓（DD）在学龄前儿童中愈发常见，有毒金属如铅、砷等对儿童生长发育存在不良影响，DNA甲基化在神经系统发育中起关键作用。此前虽发现血铅、尿砷与发育迟缓（DD）相关，但DNA甲基化在其中的作用不明，因此开展本研究。

2. 研究方法

- 参与者：2010年8月至2014年3月，在台北市士林区招募262名学龄前儿童，通过多项发育评估确定发育迟缓（DD）患儿174例，健康对照88例。研究经台北医学大学伦理委员会批准，获取家长同意后进行问卷调查并采集尿和血样本。

- 样本检测与分析：采用液相色谱 - 串联质谱法测定DNA甲基化水平（5mdC（%）），HPLC和原子吸收光谱法测尿砷形态，电感耦合等离子体质谱法测血铅和镉浓度。运用Wilcoxon秩和检验、χ²检验及多因素logistic回归模型等进行数据分析。

使用 MRM（多反应监测器）模式的参比化合物的 LC–MS/MS 色谱图。

3. 研究结果

- 基本特征与风险因素：发育迟缓（DD）患儿较健康儿童年龄小、男性居多、出生体重低、孕周短，母亲教育水平较低。发育迟缓（DD）患儿5mdC（%）显著低于健康儿童，血铅和尿总砷水平显著更高。5mdC（%）越高，发育迟缓（DD）发病风险越低（OR = 0.14，95%CI：0.06 - 0.32），血铅和尿总砷水平与发育迟缓（DD）风险呈剂量 - 反应关系，血镉与发育迟缓（DD）无关联。

- 交互作用：5mdC（%）与血铅、尿总砷浓度无明显相关性，但低5mdC（%）与高血铅或高尿总砷显著增加发育迟缓（DD）发病风险。低5mdC（%）与高血铅存在显著相乘交互作用（年龄和性别调整后p = 0.011，多因素调整后p = 0.021）。

- 预测因素：逐步多因素logistic回归分析显示，年龄、孕周和5mdC（%）是发育迟缓（DD）的负向预测因素，血铅水平是正向预测因素。

4. 研究讨论：

本研究首次探讨DNA甲基化水平（5mdC（%））、血铅和尿总砷对学龄前儿童发育迟缓（DD）的联合影响。5mdC（%）降低可能与发育迟缓（DD）相关，但其具体机制，如与5hmC机制是否相似、对特定基因甲基化及炎症过程的影响等有待进一步研究。血铅和尿总砷单独或与5mdC（%）共同作用增加发育迟缓（DD）风险，低5mdC（%）与高血铅的相乘交互作用显著，但其潜在机制需深入探究。研究存在局限性，如为病例对照研究，无法确定因果关系，样本量较小，缺乏部分影响因素信息等。

5. 研究结论：

DNA甲基化水平（5mdC（%））与学龄前儿童发育迟缓（DD）风险呈负相关，低5mdC（%）和高血铅水平存在显著相乘交互作用，增加发育迟缓（DD）风险。

Hsu, Y.-H., Wu, C.-Y., Lee, H.-L., Hsieh, R.-L., Huang, Y.-L., Shiue, H.-S., Lin, Y.-C., Chen, M.-C., & Hsueh, Y.-M. (2025). Combined effects of global DNA methylation, blood lead and total urinary arsenic levels on developmental delay in preschool children. *Environmental Health*, *24*(2), 2. https://doi.org/10.1186/s12940-024-01151-6

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