במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת איכות הסביבה הבינלאומיתחוקרים חקרו את ההשפעה של תערובות פר-ופוליפלואוראלקיל (PFAS) על מתילום זרע ושינויים בתעתיק באיברים מטבוליים של צאצאים (כבד ושומן).
פוריות הגבר צונחת בינלאומית עקב ריכוזים גבוהים של חומרים כימיים משבשי אנדוקרינית (EDC), כגון PFAS. מזהמים סביבתיים אלה משפיעים על איתות הורמונים, מורידים את רמות הטסטוסטרון תוך הגברת רמות האסטרדיול. דם אנושי ופלזמה זרע מכילים PFAS, מה שמעורר חששות לגבי השפעתם המזיקה האפשרית על פוריות הגבר. על פי מחקרים ניסיוניים, חשיפה ל-Perfluorooctanesulfonate (PFOS) מפחיתה spermiogenesis והבשלה, ומשנה את רמות הטסטוסטרון. הבנת ההשפעות המערכתיות של מזהמים סביבתיים על הבריאות הכללית היא קריטית, במיוחד לגבי חילוף החומרים של כולסטרול, תפקודי כבד ותפקוד שומנים.
מחקר: תערובות של חומרים פר ופוליפלואוריאלקיל (PFAS) משנים מתילציה של זרע ותכנות מחדש לטווח ארוך של כבד ותעתיק שומן של צאצאים. קרדיט תמונה: dba87 / Shutterstock
לגבי המחקר
במחקר הנוכחי, חוקרים חקרו את ההשפעות של חשיפת PFAS טרום-קונספציה בעכברים זכרים על אפיגנטיקת זרע וביטוי גנים של צאצאים.
החוקרים חשפו עכברים בוגרים C57BL/6 לשילוב של חמש תרכובות PFAS במי השתייה שלהם במשך 18 שבועות לפני איסוף וניתוח של מתילציה של חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA) באמצעות רצף ביסולפיט מופחת (RRBS). PFOS, perfluorooctanoic acid (PFOA), perfluorononanoic acid (PFNA), tridecafluorohexane-1-sulfonic (PFHxS), ואמוניום perfluoro(2-methyl-3-oxahexanoate) היו חמשת הכימיקלים PFAS שייצגו קרבוקסילטים וסולפונטים ארוכי שרשרת, מורשת חלופות, ו-PFAS מתפתחים עם שרשרת קצרה. כל אחד מחמשת ה-PFAS הומס במים בריכוז של 20.0 מיקרוגרם/ליטר, והניב בערך 80 ננוגרם או 3.2 מיקרוגרם/ק"ג ליום.
החוקרים חילקו את העכברים לשתי קבוצות ניסוי בגיל שלושה עד חמישה חודשים: בקרת כלי רכב (n=3) וחשיפה לתערובת PFAS (n=4). הם האכילו עכברים בתזונה עתירת שומן שחיקתה דיאטות בסגנון מערבי (40% שומן, 2% כולסטרול) במשך שבוע לפני מתן PFAS. הם השוו מתילציה ברמת הגנום על זרעונים אפידידימליים על ידי מערכי מתילציה מאחור של Illumina ו-RRBS, ומצאו התאמה טובה בין שתי הגישות. כדי להשוות שינויים ב-transcriptome בין קבוצת הטיפול והבקרות, הם מדדו את ביטוי הגנים באמצעות רצפי חומצה ריבונוקלאית (RNA) בחיות בנות שמונה שבועות שנולדו לאמהות שלא נחשפו.
חוקרים ערכו מחקר המשך על עכברים זכרים בוגרים שנחשפו ל-PFAS כדי לחקור את ההשפעות הבין-דוריות על צאצאיהם. הם אספו זרע ו-DNA זרע אפידידימלי מבעלי חיים חשופים ובקרה, ולאחר מכן השתמשו בבדיקות אימונוסורבנטיות מקושרות אנזים (ELISA) כדי להעריך את רמות הטסטוסטרון. הם מדדו ריכוזי PFAS בפלזמה, באשכים ובכבד של עכברים זכרים F0. הם מצאו אזורים מתיל-דיפרנציאליים המושרים על ידי PFAS (DMRs) באמצעות משוואות משוערות כלליות (GEE) ומערכי שבבי מתילציה של חרוזים של אינפיניום. הם גם ערכו ניתוח העשרה ספציפי לתכונה של תכונות גנטיות ו-CpG תוך שימוש ב-DMR-DMR-זרע המושרה על ידי PFAS וניתוח העשרה פונקציונלי על DMRs בתוך 1,500 bp מאתרי התחלת התעתוק או בתוך גוף הגן.
תוצאות
תערובות PFAS ייצרו 83 (Illumina) ו-2,861 (RRBS) אזורי זרע בעלי מתילציה דיפרנציאלית. העשרה תפקודית הראתה שאתרי DMR של זרע שנגרמו מ-PFAS היו קשורים לתהליכים התפתחותיים והתנהגותיים ב-RRBS, בעוד ש-DMR המזוהים עם Illumina היו קשורים לאיתות תאים ולמטבוליזם של שומנים. תערובות PFAS הביאו ל-53 ו-40 גנים מבוטאים בצורה דיפרנציאלית (DEG) בין תאי שומן וכבד בזכרים ו-31 ותשעה DEG בקרב חיות נקבות, בהתאמה. העשרת DEG פונקציונלית הצביעה על שינויים במסלולים המטבוליים של כולסטרול, בקרת מחזור תאי מיטוטי בתאי כבד, ונדידות לויקוציטים מיאלואידים בשומן של צאצאים זכרים. לעומת זאת, שומן השפיע על חילוף החומרים של פחמימות והתפתחות אריתרוציטים בקרב צאצאים נשיים.
חשיפה ל-PFAS גרמה לשינוי מתילציה ב-2,861 DMRs זרעונים (יותר מ-5.0%), עם 63% היפר-מתיל ו-37% hypomethylated. מתוך 2,861 DMRs, חוקרים מצאו 1,970 גנים נפרדים, כאשר כמה ממילות המפתח הפונקציונליות המועשרות ביותר הן פיתוח הקרנת נוירונים, מורפוגנזה של תאים, פיתוח ראש, התנהגות ואיתות של אתר אינטגרציה ללא כנפיים (Wnt). חשיפה ל-PFAS גרמה ל-83 DMRs זרע (≥2 CpGs לאזור, >5% שינוי מתילציה) בהשוואה לקבוצת הביקורת, עם 12,772 CpGs שזוהו מתוך למעלה מ-285,000 CpGs.
חוקרים גילו 40 ותשעה DEG בכבדים של צאצאים זכרים ונקבות, בהתאמה. כבדים זכריים הדגימו העשרה תפקודית בפעילויות מטבוליות של כולסטרול, תגובות קסנוביוטיות, תהליכים ביו-סינתטיים של מולקולות קטנות ושליטה חיובית במחזור התא מיטוטי. ריכוזי הכולסטרול היו גבוהים יותר באבות שמקורם ב-PFAS מאשר בביקורת. עכברים זכרים היו צפויים לסבול מהגירה של לויקוציטים מיאלואידים, התכווצות שרירים, מפלי קינאז 1/2 (ERK1/2) מווסתים אותות חוץ-תאיים, והובלת יוני סידן, ולעמיתיהם הנקבות היו היווצרות אריתרוציטים, התכווצות שרירים, תהליכים קטבוליים של פחמימות וזרחן. תהליכים מטבוליים.
המחקר מצא כי לעכברים בוגרים שנחשפו לשילוב של תרכובות היסטוריות וחדשות של PFAS יש מתילציה חריגה של זרע, המשפיעה על גנים המעורבים באיתות Wnt, התפתחות נוירופית ומטבוליזם של שומנים. צאצאיהם של גברים שנחשפו ל-PFAS הדגימו שינויים בביטוי הגנים בכבד וברקמת השומן. PFAS מצטבר באשכים ויכול להשפיע על הפנוטיפ של הדורות הבאים. נוכחות PFAS מעוררת חששות לגבי השפעתו על דפוסים אפיגנטיים במהלך spermatogenesis, מה שעלול לשנות את התפתחות הזרע וההבשלה.
