به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، قرار گرفتن زنان باردار و کودکان خردسال در معرض آلاینده‌های محیطی یک نگرانی مهم در مورد سلامت عمومی است. تحقیقات در زمینه سلامت محیطی نشان می‌دهد که رشد جنین آسیب‌پذیرترین دوره در برابر این مواجهه‌ها است. این درک از فرضیه ریشه‌های رشدی سلامت و بیماری (DOHaD) پشتیبانی می‌کند، که قرار گرفتن مادر در دوران بارداری را به خطرات بالقوه سلامتی و بیماری‌های بعدی در زندگی برای فرزندان مرتبط می‌کند. برنامه‌ریزی جنینی به فرآیندی اشاره دارد که در آن محیط رحم می‌تواند جنین را برای محیط مورد انتظار پس از زایمان آماده کند و به طور قابل توجهی بر سلامت مادام‌العمر تأثیر بگذارد. مکانیسم‌های اپی‌ژنتیکی، به ویژه DNAm، نقش مهمی در واسطه‌گری برنامه‌ریزی جنینی  دارند و به طور بالقوه مسیرهای سلامت و بیماری را در طول زندگی فرزندان تغییر می‌دهند. سیگار کشیدن مادر در دوران بارداری و سن حاملگی ارتباط نزدیکی با DNAm افتراقی در خون بند‌ناف فرزندان دارد، همانطور که توسط مطالعات ارتباط اپی‌ژنوم خون بند‌ناف (EWASs) نشان داده شده است. این مقاله بررسی می‌کند که چگونه قرار گرفتن در معرض فلزات سنگین، DNAm را در خون بند ناف تغییر می‌دهد و پیامدهای کوتاه‌مدت و بلندمدت این قرار گرفتن را بررسی می‌کند.

ساختار جفت و بند‌ناف

تبادل مواد مغذی و دفع مواد زائد برای جنین، حمایت از رشد و نمو در بدن مادر از وظایف جفت محسوب می‌شود. سمتی از جفت که رو به جنین است، صفحه کوریونی نامیده می‌شود که از طریق بند‌ناف به جنین متصل می‌شود. سمت مادری، که به عنوان صفحه پایه شناخته می‌شود، به پوشش آندومتر رحم مادر متصل شده و در آن لنگر می‌اندازد. بند ناف به عنوان رابط اصلی بین جنین و جفت در دوران بارداری عمل می‌کند. این بند ناف در طول هفته سوم تشکیل جنین شروع به تشکیل می‌کند و تا هفته هفتم به طور کامل تشکیل می‌شود. از نظر ساختاری، بند ناف شامل ساقه اتصال، مجرای زرده و رگ‌های نافی است که همگی توسط غشای آمنیوتیک پوشانده شده‌اند.

خون بند‌ناف (UCB) خونی است که پس از زایمان در جفت و رگ‌های بند‌ناف وجود دارد. خون بند ناف حداقل شامل سه نوع سلول بنیادی است: سلول‌های بنیادی خون‌ساز (HSCs)، سلول‌های بنیادی مزانشیمی چندتوان MSCs و غلظت کمتری از سلول‌های بنیادی چندتوان غیر خون‌ساز که پروتئین SSEA-4 را بیان می‌کنند، نشانگری که در سلول‌های بنیادی جنینی یافت می‌شود. این خون غنی از سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSC) است که CD105، CD73، CD90، Oct-4، Sox-2 و Nanog را بیان می‌کنند و این سلول‌ها می‌توانند به دودمان‌های استخوان‌ساز، چربی‌ساز، غضروف‌ساز و سایر رده‌ها تمایز یابند.

قرار گرفتن در معرض فلزات سنگین و متیلاسیون DNA خون بند‌ناف

اثرات مضر فلزات سنگین بر سلامت انسان ناشی از توانایی آنها در تداخل با طیف وسیعی از فرآیندهای بیولوژیکی است. این فلزات می‌توانند باعث ایجاد استرس اکسیداتیو، اختلال در پتانسیل غشای سلولی و اختلال در هموستاز سلولی شوند. آنها همچنین با پروتئین‌های ضروری برای جایگاه‌های اتصال رقابت می‌کنند و منجر به اختلال در فرآیندهای حیاتی می‌شوند. قرار گرفتن در معرض سطوح بالای فلزاتی مانند آرسنیک (As)، کادمیوم (Cd) و سرب (Pb) به شدت با پیامدهای نامطلوب بارداری، مانند افزایش خطر وزن کم هنگام تولد، مرتبط بوده است که می‌تواند بر سلامت طولانی مدت تأثیر منفی بگذارد. علاوه بر این نگرانی‌ها، برخی از فلزات - به ویژه As، Cd، جیوه (Hg) و Pb - به عنوان مواد سمی عصبی شناخته می‌شوند. قرار گرفتن در معرض این فلزات قبل از تولد با اختلالات قابل توجه در رشد عصبی و توانایی‌های شناختی کودک، از جمله تأخیر در یادگیری و نقص حافظه، که می‌تواند عواقب مادام العمر داشته باشد، مرتبط بوده است. اگرچه جفت با مسدود کردن نسبی انتقال کادمیوم، مقداری محافظت ایجاد می‌کند، اما در محافظت از جنین در برابر آرسنیک، سرب و جیوه بسیار کمتر مؤثر است. این فلزات قادرند با سهولت نسبی از سد جفت عبور کنند و خطرات جدی را برای جنین در حال رشد ایجاد کنند. متیلاسیون DNA خون بند ناف (DNAm) در مکان‌های 5-متیل سیتوزین، وضعیت اپی‌ژنتیک خون جنین در دوران بارداری را نشان می‌دهد و تحت تأثیر قرار گرفتن مادر در معرض عوامل محیطی و ژنتیک قرار می‌گیرد. DNAm خون بند‌ناف با عوامل مختلف مادری مرتبط بوده است، عواملی از جمله وزن قبل از بارداری، افزایش وزن در دوران بارداری، سیگار کشیدن مادر، افسردگی و قرار گرفتن در معرض آرسنیک قبل از تولد. علاوه بر این، مطالعات قبلی DNAm خون بند ناف را با وزن کودک در مراحل مختلف زندگی، اندازه بدن، چاقی و صدک‌های فشار خون مرتبط دانسته‌اند. بخش‌های زیر در مورد چگونگی تأثیر فلزات خاص بر DNAm در خون بند‌ناف بحث می‌کنند. هم آرسنیک و هم جیوه می‌توانند از جفت عبور کنند و مطالعات متعدد اثرات نوروتوکسیک بالقوه آنها را بر جنین در حال رشد نشان داده‌اند.

قرار گرفتن انسان در معرض آرسنیک

 قرار گرفتن انسان در معرض آرسنیک، به ویژه از طریق آب آشامیدنی آلوده، بیش از 2 میلیون نفر را در سراسر جهان تحت تأثیر قرار می‌دهد. آرسنیک به عنوان یک مختل کننده غدد درون ریز و یک ماده سرطان زای قوی عمل می‌کند. مطالعات متعدد روی انسان‌ها و حیوانات آزمایشگاهی نشان می‌دهد که قرار گرفتن در معرض آرسنیک در رحم می‌تواند سلامت و رشد جنین و دوران کودکی را مختل کند و به طور بالقوه منجر به بیماری‌های قلبی عروقی، سرطان و افزایش مرگ و میر در دوران کودکی یا بزرگسالی شود. تغییرات اپی ژنتیکی ناشی از قرار گرفتن در معرض آرسنیک اغلب از طریق تغییرات در الگوهای متیلاسیون DNA (DNAm) ایجاد می‌شود.

قرار گرفتن در معرض جیوه

در سال 2019، محققان در ژاپن مطالعه‌ای را برای بررسی رابطه بین قرار گرفتن در معرض جیوه کل (Hg) قبل از تولد و متیلاسیون DNA (DNAm) در فرزندان انجام دادند، و به طور خاص بررسی کردند که آیا اثرات وابسته به جنس در کودکان پسر و دختر وجود دارد یا خیر. مطالعه کوهورت تولد شامل 67 نوزاد ژاپنی (27 پسر و 40 دختر) بود که وضعیت DNAm را در بافت بند‌ناف و غلظت جیوه را در سرم بند ناف تجزیه و تحلیل کردند. نتایج نشان داد که غلظت جیوه سرم در بدو تولد با DNAm یک جایگاه CpG در بافت بند‌ناف نوزادان پسر مرتبط است. این جایگاه CpG به ژن HDHD1 روی کروموزوم X مرتبط بود که پروتئینی به نام سودویوریدین-50-فسفاتاز (PUDP) را رمزگذاری می‌کند، پروتئینی که در اندام‌های مختلف، از جمله جفت و روده بزرگ و همچنین در لنفوسیت‌ها بیان می‌شود.

قرار گرفتن همزمان در معرض جیوه و آرسنیک

یک مطالعه اثرات قرار گرفتن در معرض جیوه (Hg) قبل از تولد و تعامل آن با آرسنیک (As) بر متیلاسیون DNA (DNAm) در خون بند ناف را بررسی کرد. این مطالعه شامل 138 جفت مادر و نوزاد، عمدتاً سفید پوست (98٪) بود. سطح جیوه ناخن پای مادر پس از زایمان، غلظت آرسنیک ادرار قبل از تولد و نمونه‌های خون بند ناف نوزاد با استفاده از آرایه Illumina Infinium Methylation 450 (HM450K) برای بررسی اثرات این قرار گرفتن در معرض مواد سمی بر الگوهای متیلاسیون DNA تجزیه و تحلیل شد. این مطالعه همچنین ترکیب گلبول‌های سفید خون را بر اساس اندازه‌گیری‌های متیلاسیون DNA به دست آمده از نمونه‌های خون بند ناف تخمین زد. یافته‌ها ارتباط معنی‌داری بین افزایش غلظت جیوه ناخن پا و کاهش 2.5 درصدی در نسبت تخمینی مونوسیت‌ها در نوزادان نشان داد. این کاهش نشان می‌دهد که قرار گرفتن در معرض جیوه بیشتر ممکن است با تغییر ترکیب گلبول‌های سفید خون، بر رشد سیستم ایمنی تأثیر بگذارد.

قرار گرفتن در معرض کادمیوم

کادمیوم (Cd) یک فلز سنگین است که در فهرست اولویت‌دار مواد خطرناک آژانس ثبت مواد سمی و بیماری‌ها (ATSDR) در بین ده ماده شیمیایی برتر طبقه‌بندی شده است. این طبقه‌بندی، نگرانی قابل توجه پیرامون کادمیوم را به دلیل حضور گسترده آن در محیط زیست و پتانسیل آن برای ایجاد خطرات جدی برای سلامتی انسان، برجسته می‌کند. کادمیوم عمدتاً در محیط‌های صنعتی، به ویژه در تولید باتری‌ها، رنگدانه‌ها، پوشش‌ها و پلاستیک‌ها یافت می‌شود. همچنین می‌تواند از طریق معدن‌کاری، ذوب و سوزاندن سوخت‌های فسیلی در محیط زیست آزاد شود. به دلیل ماهیت پایدار آن، کادمیوم می‌تواند در خاک و آب تجمع یابد و منجر به آلودگی منابع غذایی، به ویژه محصولات کشاورزی شود. قرار گرفتن در معرض کادمیوم می‌تواند از طریق استنشاق، بلع یا تماس پوستی رخ دهد و به ویژه برای جمعیت‌های آسیب‌پذیر، از جمله زنان باردار و کودکان، نگران‌کننده است. اثرات سلامتی قرار گرفتن در معرض کادمیوم می‌تواند شدید باشد، از جمله آسیب کلیه، شکنندگی استخوان و افزایش خطر ابتلا به سرطان. علاوه بر این، قرار گرفتن در معرض مزمن با عوارض جانبی مختلفی بر سلامت تنفسی و قلبی عروقی مرتبط بوده است. با توجه به این خطرات بالقوه، رتبه‌بندی کادمیوم در فهرست اولویت‌های ATSDR (کمیته ملی حفاظت از محیط زیست) نیاز فوری به نظارت، تنظیم مقررات و تلاش‌های آگاهی‌بخشی عمومی مداوم برای کاهش مواجهه و محافظت از سلامت عمومی را برجسته می‌کند.

قرار گرفتن در معرض سرب

سرب (Pb) یک فلز سنگین فراگیر و بسیار سمی است که به راحتی می‌تواند از جفت عبور کند و خطر قابل توجهی را برای جنین در حال رشد ایجاد کند. حتی در سطوح پایین، مواجهه با سرب می‌تواند منجر به نقص‌های شناختی و عصبی-رفتاری قابل توجهی در کودکان شود. همچنین با سقط جنین خود به خودی، زایمان زودرس و وزن کم هنگام تولد مرتبط دانسته شده است که همگی می‌توانند منجر به پیامدهای نامطلوب سلامتی در طول زندگی شوند. یک مطالعه در سال ۲۰۱۵ که توسط گروه ما انجام شد، نشان داد که پروفایل متیلاسیون DNA خون نوزاد (DNAm) می‌تواند به طور قابل توجهی تحت تأثیر سطح سرب خون نوزاد مادر (BLL) قرار گیرد.

نتیجه گیری

برای نتیجه گیری باید این را در نظر داشت که مطالعات مکانیسمی بیشتری برای روشن شدن اثرات اپی‌ژنتیکی قرار گرفتن در معرض فلزات سنگین مورد نیاز است. تغییرات اپی‌ژنتیکی که در طول دوره رشد رخ می‌دهند، اغلب حتی پس از حذف محرک محیطی نیز ادامه می‌یابند و به طور بالقوه منجر به اختلالات طولانی‌مدت از طریق اثرات اپی‌ژنتیکی پایدار می‌شوند.

پایان مطلب./