孕期缺鐵對子代成年海馬迴轉錄組的影響及補救策略－有勁的基因資訊

作者：黃勤方/有勁生物科技

孕期缺鐵對胎兒出生後短期或長期的認知及行為異常有關，可能會增加自閉、焦慮、沮喪、睡眠障礙及精神分裂等與神經或精神相關疾病之風險。也許你會覺得既然缺鐵那麼就給予鐵劑治療，然而這樣的治療是有限的，給予鐵劑治療能夠改善急性症狀(感覺、動作障礙)，但對於學習力及行為異常的治療則是相當有限。這些永久性的改變，可能與大腦中海馬迴神經元形態與谷胺酸神經傳遞(glutamatergic neurotransmission)異常有關。

科學家們在動物實驗中企圖透過營養素「膽鹼」的補充（補充時機：妊娠晚期或新生兒哺乳早期）來彌補孕期缺鐵對子代造成的健康危機，目前發現改善行為異常、認知障礙以及扭轉了基因Bdnf（brain-derived neurotrophic factor）基因外修飾，但對更深入的分子機制仍不清楚。（選擇補充膽鹼的原因可能與膽鹼參與體內的單碳代謝及作為甲基提供者有關）

2016年2月發表在JN的研究報告，作者將懷孕的SD大鼠分成四組包含控制組(IS)、控制組補充膽鹼(IS-C)、缺鐵組(ID)及缺鐵組補充膽鹼(ID-C)，在子代出生後第65天犧牲，取其大腦海馬迴組織萃取RNA，利用NGS（RNA-seq）及IPA(Ingenuity Pathway Analysis)去分析海馬迴轉錄組(hippocampal transcriptome )基因表現差異及影響的基因網絡。結果顯示：缺鐵組之成年子代相較於控制組，海馬迴的轉錄組被重新編程(reprogrammed)，NGS定序IS和ID海馬迴轉錄組 10,787 loci 分析後發現有377 upregulated gene 及 242 downregulated genes，而被改變的基因網絡主要與神經系統發育及心理障礙有關(圖一)。缺鐵組補充膽鹼相較於缺鐵組確實改善了缺鐵導致的基因表現，影響的範圍包括神經系統疾病（自閉症，精神分裂症，阿茲罕默症），神經傳訊和細胞微管動力。在先前的文獻中已經證明孕期缺鐵會改變子代RNA polymerase II的活性及修飾Bdnf啟動子的histone H3而造成海馬迴基因Bdnf長期的downregulation。懷孕末期藉由膽鹼的補充還原了缺鐵所引發之基因的再程式化，可能與膽鹼促使DNA甲基化相關(仍需證明)。在未來應用上，也許可以透過膽鹼的補充輔助治療高風險者(如:缺鐵性貧血的懷孕婦女)，使下一代免於神經引起的相關疾病。