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一项最新的长达18年的研究表明,童年环境会对基因产生长期的影响

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老胡说科学 2020-11-28 13:36
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如果你回想一下你的童年,你也许能找出一些你的邻居对你长大后的影响。也许你是在海边长大的,正因为如此,你可能不习惯生活在内陆。又或者你是在乡下长大的,长时间呆在城市里会让你感到焦虑。但是,你成长的地方对你的影响远远超过你的个性或偏好。它也会影响你的基因。

一项对2000名5-18岁儿童长达18年的研究表明,在经济贫困、身体残缺和社会脱节的社区中长大的孩子在细胞水平上经历了负面影响——具体来说,是表观遗传变化,也就是DNA编码在体内表达方式的变化。该研究部分由杜克大学的研究人员进行,并于今年6月发表。

该研究写道:“在社会经济条件较差的社区长大的孩子,在进入成年期时,在表观遗传上与社会经济条件较好的同龄人有所不同。”“这一发现表明,表观遗传调控可能是儿童时期的环境改变成人健康的一种机制。”用非科学的语言来说,这意味着在一个社会经济不利的环境中长大会影响你的基因功能,进而影响到你成年后的健康。

这并不是第一个表明环境如何影响基因的研究。表观遗传学是一门完整的科学,它关注的是一个人的环境如何影响基因组(生物体的遗传物质)。但这项最新研究表明,不同社会经济群体之间的差异可以影响一个人的福祉,甚至影响到细胞水平——这是更多的证据,表明健康的社会决定因素值得更多关注和解决。

在这里,该研究的合著者之一亚伦鲁本和《改变你的基因,改变你的生活》的作者、表观遗传学专家佩尔蒂埃解释了童年环境是如何影响他们的基因的,以及这种影响有多大。

环境如何影响基因

在我们深入了解哪些环境因素会影响基因之前,对表观遗传学有一个基本的了解是很有帮助的。佩尔蒂埃博士解释说,成年人有5%的基因是不可改变的。剩下的95%是可塑的,而表观遗传学关注的是是什么改变了这些基因,以及这些影响会持续多久。

鲁本解释说,每个人生来就有一个固定的DNA结构,但这个DNA不是在真空中运作的,它从我们体内的化合物和蛋白质中获取指令。环境的变化会改变我们的DNA得到的指令(有点像开灯或关灯),在基因上留下标记。这些改变了的指令会导致我们体内的其他变化,甚至会遗传给我们的后代。

佩尔蒂埃博士补充说:“这种基因嵌入到每个细胞中,细胞与人体结合在一起,人体也与环境结合在一起。”“环境中发生的任何事情都对基因有直接和间接的影响。“例如,如果你吸入有毒化学物质,可能会启动特定基因的破坏性表达。他说:“生物化学物质会导致基因过度存在,或者导致基因表达不够活跃。”

佩尔蒂埃博士说,这种情况的影响可能非常深远。例如,他说,慢性炎症是许多健康状况的根本原因,如心脏病、癌症、关节炎和胃肠道问题。有些人可能有这些健康状况的遗传易感性,但如果他们没有暴露在炎症条件下,他们可能永远不会表现出来。但是,在一个导致炎症的环境中,可能会“打开”这些条件的遗传标记,导致它们出现。

环境因素对基因的影响最大

佩尔蒂埃和鲁本等表观遗传学研究人员研究了哪些环境因素会导致基因改变的炎症反应,多年来的一些研究强调了一些重要的联系。

两位专家都表示,有大量证据表明,空气污染可能对基因水平产生负面影响。“大量的人体研究表明,一种名为“CYP1b1”的基因参与了碳氢化合物的新陈代谢,”鲁本说。他说:“香烟烟雾、汽车尾气、发电设施和废物焚烧设施的太阳能排放都会产生碳氢化合物。他说,这些碳氢化合物的特定来源已被证明会使“CYB1b1基因”发生突变。发表在《临床表观遗传学》杂志上的一项研究发现,与空气污染相关的DNA变化与“长期的负面呼吸健康结果,包括肺部疾病的发展”有关。

鲁本对儿童的研究表明,生活在低收入城市地区的儿童更容易受到“CYB1b1基因”突变的影响,因为他们更容易接触到这些特定类型的毒素。“这是一个有趣的发现,我们并没有开始寻找,但它出现了,”他说。对于这么年轻的人来说,这并不是医生们真正考虑的问题,但我们已经看到,在这么年轻的年纪,接触碳氢化合物会在细胞水平上产生差异,这可能会导致他们以后出现负面结果。”

另一个主要的环境压力源可能是噪音污染,如汽车喇叭声、建筑声和警报声。2017年发表在《环境研究》杂志上的一项对老鼠的研究发现,噪音污染改变了控制基因表达的DNA甲基化模式。鲁本说,这可能是因为噪音污染可能是炎症的一个来源:它会让你感到压力,激活体内与压力有关的激素,导致炎症,而这种炎症会改变基因的表达方式。


这一机制适用于所有的慢性压力来源。佩尔蒂埃博士说,压力改变了细胞的生化特性,从天生的可再生细胞变成了具有破坏性的细胞。这种破坏性的转变被称为分解代谢。这是指细胞燃烧用来产生能量的部件。这可能会导致健康问题,包括心脏病、胃肠疾病和癌症。正如佩尔蒂埃所说,慢性压力会导致慢性炎症。发表在《自然临床实践肿瘤学》杂志上的一篇论文考虑了165项科学研究,发现在最初健康的人群中,与压力相关的心理社会因素与较高的癌症发病率有关。

如果一个孩子正在经历创伤性事件,比如家庭生活困难或在学校受到欺负,如果你对他们进行测试,就会发现他们的炎症水平。这表明了压力对基因表达的负面影响。

另一个对基因有巨大影响的因素是营养。儿童时期营养不足会影响大脑的发育和生长,也会影响基因的表达。佩尔蒂埃博士说:“特别是在8周岁以前,大脑会在某些关键的发育时期按照一定的时间顺序发育成熟。”如果这个序列被打乱,就会导致永久性的认知障碍。研究还表明,营养不良会改变DNA,使人在晚年更容易患上心血管疾病、糖尿病或认知功能下降等疾病。所有这些都表明,如果一个孩子成长在一个获得健康食品机会有限的地区,他们成年后的健康可能会受到影响。

虽然环境和基因影响之间的联系是清楚的,但不清楚的是它们的影响持续多久或者可逆程度如何。我们对表观遗传学的了解才刚刚开始,还需要做更多的研究。

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