目的越来越多的证据支持"健康和疾病的发育起源"(Developmental Origins of Health and Disease,DOHaD)学说,其中父体暴露于不良环境对子代的影响比现有的认识广泛且深远。咖啡因广泛存在于咖啡、茶和止痛药物中,是男性日常...
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目的越来越多的证据支持"健康和疾病的发育起源"(Developmental Origins of Health and Disease,DOHaD)学说,其中父体暴露于不良环境对子代的影响比现有的认识广泛且深远。咖啡因广泛存在于咖啡、茶和止痛药物中,是男性日常生活环境中容易暴露的外源物。调查数据显示,育龄男性咖啡因暴露的现象较孕期女性更为普遍。然而,男性在备孕期间摄入咖啡因对子代发育的影响尚未受到人们广泛的关注。本研究旨在探究父体咖啡因暴露(paternal pre-pregnant caffeine exposure,PPCE)所致宫内和出生后子代近曲小管功能障碍现象及其编程机制。方法本研究中,F0雄性Wsitar大鼠连续8周给予咖啡因(60 mg/kg.d)灌胃处理建立PPCE模型,与正常雌鼠交配受孕获得F1子代,并观察亲代精子印记基因甲基化及雌雄子代出生前后肾脏组织学、近端小管功能及脂代谢相关指标改变。结果与对照组相比,PPCE可致F1雌性子代宫内宫内皮髓质比下降,出生后不同时间点见近曲小管上皮细胞脱落等病理改变。成年子代大鼠血尿中生化指标改变,以及近曲小管多种转运体基因和结构基因表达下降。高脂二次打击下出现显著的肾小管间质纤维化表型。进一步发现,子代肾脏印记基因Plagl1表达持续降低,靶向PPARα介导出生前、后脂肪酸氧化持续抑制。同时,在HK-2细胞中敲低Plagl1后,观察到了近曲小管功能结构基因的下调和脂肪酸氧化相关指标的改变,用过表达质粒回补Plagl1或用PPARa激动剂均可恢复上述改变。PW8的PPCE雌性子代尾静脉注射Plagl1过表达腺相关病毒后,也逆转了近端小管损伤的发生。追溯回亲代,精子全基因组甲基化结果显示,PPCE可致亲代精子Plagl1启动子甲基化水平升高,提示子代肾脏Plagl1高甲基化低表达源于父体精子。给予父体GR拮抗剂RU486可逆转PPCE所致雌性子代近曲小管功能障碍的影响,提示该编程机制或许与高GC所致亲代精子重编程机制相关。结论本研究表明,PPCE致雌性子代大鼠宫内肾小管发育不良,成年后近端小管功能障碍,高脂二次打击下出现肾小管间质纤维化易感。其潜在的毒性机制为:PPCE致亲代父本高糖皮质激素诱导精子中印记基因Plagl1高甲基化编程,这种表遗传改变通过精子传递子代,致雌性子代肾脏Plagl1表达降低,靶向PPARα调控的脂肪酸β-氧化功能抑制,致成年后肾小管间质纤维化易感。
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