全氟辛烷磺酸的暴露與大鼠PPAR基因表現量及DNA甲基化的關聯性

Abstract

背景 全氟辛烷磺酸(PFOS)為八碳鏈結構的化學物質，由於其結構特性，因此其具有防水、防油的效果。常運用於表面處理、半導體製程中的光微影術部分、金屬去污溶劑以及食品器具表面塗層等，主要暴露途徑為透過受污染的食物和飲用水、使用相關產品及生產相關產品的職業暴露。且由於屬於持久性有機汙染物，在環境中及進入到體內皆不易被分解及排出。目前發現對於人體及動物都有負面效應的發生。 過氧化物酶體增殖物活化受體(PPAR)為核受體超家族的一員。在細胞生長、發育、分化與新陳代謝均有重要作用。核受體與配體結合後才會被活化並負責引導轉錄，由於核受體都位於細胞內部，因此它們的配體為脂溶性，這樣才能穿越由脂肪構成的細胞膜。PFOS由於其結構類似於脂肪酸，且對於核受體的親和力更高，因此容易引發相關作用。 DNA甲基化現象可調控轉錄，進而影響基因表達。於胚胎發展、出生後發育、癌症或環境荷爾蒙之影響等領域都是熱門的研究標的。當DNA進行甲基化修飾時，會抑制啟動子及轉錄起始點的轉錄作用，使基因表達量下降或不表達。 研究目的 本研究之目的為觀察暴露PFOS與各個器官Ppara和Pparg表現量的關聯性，並以DNA甲基化作為機制探討。 方法 五週齡大的Sprague Dawley雄性大鼠隨機分派到三個濃度點，包括0、5、10 mg/kg·d PFOS，每組6隻，暴露3週後犧牲取得血液、心臟、肝臟、肺臟、腎臟、胰臟及睪丸。基因表現量由定量即時聚合酶連鎖反應來進行測定；DNA甲基化則透過焦磷酸測序來進行。收集到的資料會以簡單線性回歸來觀察暴露PFOS、基因表現量及DNA甲基化的關聯性。 結果 在基因表現量的部分，暴露PFOS與血液的Ppara基因表現量(由Hprt校正：β = 2.00，p = 0.01；由Sdha校正：β= 0.20，p = 0.05)和腎臟的 Pparg 基因表現量(由Sdha校正：β = 1.49，p = 0.03)呈現正相關，而胰臟的Ppara基因表現量(由Sdha校正：β = -0.10，p < 0.01)則呈現負相關。 在DNA甲基化的部分，暴露PFOS與Ppara在心臟(位點2：β = 0.09，p = 0.05)與胰臟(位點3：β = 0.09; p = 0.02)的甲基化程度呈現正相關；Pparg則是在胰臟(位點3：β = 0.22，p = 0.02) 與肺臟(位點6：β = 0.51，p < 0.01)的甲基化程度呈現正相關，而血液(位點4：β = -0.60，p = 0.03；位點5：β = -0.57，p = 0.05；位點6：β = -0.53，p = 0.04)則呈現負相關。 在DNA甲基化與基因表現量的關聯性中，我們發現Pparg在心臟(由Sdha校正；位點3：β = 0.61；95% confidence interval = 0.01 to 1.20；p = 0.05；位點5：β = 1.00；95% confidence interval = 0.40 to 1.60；p < 0.01)呈現正相關，而胰臟(由Sdha校正；位點1：β = -1.35，p = 0.05；位點5：β = -1.07，p = 0.05)則呈現負相關。 儘管沒有器官在三個路徑皆達到統計顯著，不過在胰臟Pparg可以觀察到暴露PFOS會影響到DNA甲基化，而影響到基因表現量，可推測DNA甲基化可能在這之中有一定的影響力。 結論 本研究指出，暴露PFOS對大鼠的Ppara和Pparg的DNA甲基化及基因表現量有影響，尤其是胰臟Pparg，後續研究可針對其他甲基化位點以及上下游基因表現量做更進一步的探討。