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注意缺陷多动障碍( ADHD)是一种儿童期始发的神经发育缺陷类疾病,虽经数十年之研究,多动症发生的神经生物学机理在很大程度上仍属未知,多数认为是环境与基因交互作用的结果。我们研究组前期工作表明,环境铅暴露是引起儿童 ADHD的重要因素。为进一步研究铅致儿童 ADHD发生的具体机制,我们从表观遗传学角度,分别从动物实验和临床实验两方面着手,借用Western-blot对多巴胺转运体(DAT1)和多巴胺 D4受体(DRD4)蛋白定量分析,并分析组蛋白 H3的乙酰化水平;采用荧光定量 PCR技术对多巴胺系统相关基因( DAT1、DRD4、DRD5)和表观遗传相关基因甲基化结合蛋白MeCP2,组蛋白去乙酰化酶1(HDAC1)和组蛋白乙酰化酶(p300和MYST4)定量分析,研究结果如下: 1、动物实验方面,SD母鼠进行0mg/L、5mg/L和25mg/L铅水暴露,子鼠经宫内及母乳铅暴露至出生后21天断奶,然后继续暴露至2个月龄进行行为学实验。结果表明铅暴露鼠血液和海马组织铅含量显著增加,5mg/L铅暴露组鼠表现出明显多动行为症状,而25 mg/L组鼠未表现出明显多动,表明低水平铅暴露是导致大鼠出现多动的重要原因之一; 2、不同组大鼠海马组织中 DAT1和DRD4蛋白表达并没有显著差异,但不同剂量铅暴露均导致海马组织组蛋白 H3的乙酰化水平升高;对海马组织mRNA中 HDAC1和p300的定量分析得出,不同水平铅暴露对 HDAC1基因表达并没有显著影响, p300也仅在高剂量组表达显著增加(p<0.001)。 3、在安徽医科大学附属医院及安徽省立儿童医院共收集4岁至12岁ADHD儿童和对照儿童临床样本各50例,其中男性患儿41例。ADHD组儿童血铅水平显著高于对照组(p=0.00107),且血液 mRNA多巴胺相关基因DAT1、DRD4和DRD5的表达量均显著低于对照组儿童;DAT1和DRD4基因启动子区域甲基化水平分析发现,特定 CpG位点的甲基化水平有显著差异;且 ADHD组儿童血液mRNA中 MeCP2的表达显著低于对照组;ADHD儿童组蛋白乙酰化相关基因的表达与对照组有显著差异,其中HDAC1和MYST4在ADHD组的表达显著升高,p300在ADHD组的表达水平显著低于对照组。说明环境铅通过组蛋白修饰和遗传关联基因甲基化两个层面,通过多巴胺能系统关键基因的表达调节影响机体表型,而引发ADHD发生。 以上动物和临床实验两方面研究表明,铅导致多动症发生背后存在着明显的表观遗传学调控作用,该调控在组蛋白修饰和遗传关联基因甲基化两个层面发挥作用,将铅环境信号体现于基因表达层面,并通过多巴胺能系统关键基因的表达调节影响机体表型,而引发疾病发生。 本研究创新性的从表观遗传学调控角度,阐述铅引起儿童多动症发生的具体机制,为儿童多动症的防治提供了新的思路。