表观遗传学

介绍

通过揭示基因和环境如何在分子水平下彼此影响，表观遗传学承诺揭示个人易感性和社会条件如何共同努力，以影响发展，行为和儿童福祉的个体差异。越来越多的证据表明遗传易感性和早期生命逆境之间的相互作用与神经发育健康问题的出现有关。

本报告描述了基因环境的不同域名和审查了人类观测和人口研究的最近的研究发现，以及猴子的实验研究。

主题

存在至少三类过程，其中基因/基因表达与环境之间的相互作用导致影响心理健康和福祉的发育轨迹的差异。首先，基因与环境之间存在相关性，其中儿童具有选择，改变或产生经验类别的遗传倾向（增加的机会），例如，具有行为抑制的孩子具有选择更少具有挑战性的趋势或更密集的社会环境。第二，基因和环境可以双向相互影响。例如，存在存在遗传变异在特定环境条件存在下显而易见的情况，并且有些实施例仅在携带特定遗传变异（基因型）的个体中揭示了环境影响。第三类相互作用涉及在某些情况下涉及环境信号标记或标签DNA的表观遗传过程，这可以改变基因转录和表达。在本章的第一个文章中更详细地讨论这些过程。²

这三个基因环境相互作用域的探索已成为生物医学和社会科学研究的多产和有效地区，这承诺照亮人类经验最深切的奥秘 - 个人易感性和社会条件如何在行为，生理学中共同努力，在某些情况下，神经，细胞和分子水平引发和维持个体差异，在某些情况下导致疾病。

问题

许多分子机制控制基因表达。突破性的研究试图揭示表观遗传学是如何参与基因/基因表达与环境之间的相互作用，以及对大脑发育、行为和健康的影响。

研究背景

虽然怀疑了很长一段时间，但直到大约10年前才有报告显示，表观遗传过程与人类长期发展和健康结果有关。2002年和2003年的研究揭示了早期环境条件(如儿童虐待和压力生活事件)与预测反社会行为、抑郁和自杀风险的基因变异之间的统计联系。^3,4.

随着研究的规模不断扩大，荟萃分析中对一些研究的数据进行了审查，研究人员发现了这些相互作用的有力证据。例如，2010年一项对40多项关于血清素转运体基因与环境相互作用的研究的综述显示，它们与对负面和压力环境的敏感性密切相关，^5.2011年，一项对54项研究的综述发现了强有力的证据，表明5 -羟色胺转运体基因5HTTLPR参与了调节压力和抑郁之间的关系。^6.

最近的研究结果

新的证据继续建立，表明与基因的环境相互作用对早期人类神经发育产生影响。

观察研究

一组研究人员最近报告了母亲的多巴胺受体基因DRD4和产前压力之间的相互作用，预测她们的孩子在青春期早期出现行为障碍或对立违抗障碍等反社会后果的风险。^7.在另一项研究中，布加勒斯特早期干预项目(http://www.bucharestearlyinterventionproject.org/)发现，在那些被收容的儿童中存在基因-环境相互作用，这些儿童携带的基因变体负责维持大脑中两种传递物质多巴胺和去甲肾上腺素的适当水平。这些神经递质的消耗与重度抑郁症的风险有关。在另一项研究中，母亲早期的逆境(通过童年创伤问卷测量)与她们携带的PRKG1基因的变异相互作用，从而影响母亲对婴儿的敏感性。其中一种变体使这些母亲从早期的逆境中得到了缓冲，而另一种则没有。该基因通过环境交互作用在两个队列中复制。^8.最后，研究人员检查了儿童早期纵向研究(https://nces.ed.gov/ecls/)的研究发现，基因变异对认知能力有影响，但这取决于儿童与其环境之间相互的、发展适度的互动，而在社会经济地位较高的家庭中长大的儿童在两岁时得分显著更高。

在涉及恒河猴的研究中，研究人员证明，早期与母亲或同伴相关群体的养育条件与血清素转运基因相互作用。这种相互作用对分离应激时期应激激素的产生有可观察、可预测的影响。^9.此外，这种相互作用似乎甚至适用于正常的猴子，在发育过程中，社会主导地位与血清素转运体基因共同作用，并可以预测性成熟的时间:至少携带一个改变的启动子基因副本的从属雌性猴子在性成熟方面有显著的延迟。^10.

种群水平上的表观遗传过程

最近最近的发现之一是表观遗传过程可以影响人们特定人群的发展。例如，儿童的虐待与下丘脑 - 垂体 - 肾上腺（HPA）轴的错误调节有关，^11.内分泌腺之间的复杂相互作用，产生激素来调节许多身体过程，包括压力，情绪，性感，消化，免疫系统和能量储存，增加炎症信号传导^12.和应力响应性神经结构的长期变化。^13.

对新加坡的200多个新生儿的研究发现，在个体上具有超过1,400个基因组区域，具有较大的细胞标记状态范围宽，并且DNA甲基化的75％的测量变异性来自与包括的环境因素相互作用的遗传变异例如，母亲吸烟，母体抑郁症，母体BMI，婴儿出生体重和孕龄。单独的遗传变异占甲基化变异的25％。因此，甲基化的变化与环境暴露之间存在复杂的关系。^14.

最后，研究人员最近证明，人类群体的表观遗传特征是高度分化的，包括潜在遗传密码频率的差异和复杂的基因-环境相互作用。一组研究检查了欧洲和非洲180个不同细胞系的14000多个基因。研究人员发现，在超过三分之一的基因中，DNA甲基化在人群水平上存在差异，而这些差异中的大多数可归因于潜在基因变异数量的差异。^15.其他研究人员也发现了不同种群之间类似的表观遗传差异。^{16、17、18岁}

研究的空白

迄今为止，人类人群缺乏关于基因与环境关系的因果证据。基因和环境变量的纯粹数量及其互动对人类实验研究设计产生了重大挑战。可以使用动物模型测试候选DNA变体之间的因果关系及其与外膜遗传学修饰的相互作用。

在未来，利用计算机执行更高层次的数学建模技术来搜索基因-环境相互作用有望克服这一挑战并推动该领域的发展。与发育表型相关的风险评分，^19.可观察到的发育特征和特征，以及全基因组关联研究的数学模型，一天之内提供的答案可能比今天单一的搜索提供的更多。^20.未来的方向将是研究有多少基因作为一个网络共同工作，增加或增加导致发育障碍的影响。^21.

结论

基因环境相互作用是在分歧发育轨迹研究中的有希望的起源点以及包括精神障碍，包括心理障碍的适应性结果的出现。虽然有许多控制基因表达的分子机制，研究检查表观遗传过程提供了基因/基因表达和环境的交叉点的突破性看。

影响

早年生活的逆境或富足对人的一生都有深远的影响。特定基因变异和风险产生的早期社会环境之间的基因-环境相互作用可能与表观遗传过程的差异有关，解释了与神经发育障碍相关的基因表达的个体差异。在未来，表观遗传标记在干预后的变化也可以为评估干预的有效性提供有用的生物标记。

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