砷在自然界中廣泛存在，其暴露可導致學習記憶功能障礙等神經系統毒性。作為一種重要的表觀遺傳機制，組蛋白修飾通過調控相關基因表達，與學習記憶功能密切相關，但其在砷暴露導致學習記憶障礙中的作用機制仍不清楚。此外，砷暴露導致的學習記憶損傷是否具有傳代效應也有待研究。

中國科學院城市環境研究所環境健康研究組（黃清育團隊）通過分析無機砷（NaAsO2）暴露對雄性大鼠（F0代）海馬組織中學習記憶相關基因表達、組蛋白修飾（甲基化/乙?；┘跋嚓P代謝物的影響，揭示了砷誘導學習記憶功能損傷的表觀遺傳機制，并探討了該神經毒性的傳代效應。研究結果發現，砷暴露后大鼠的學習記憶能力顯著降低，學習記憶相關基因Bdnf、c-Fos、mGlur1、Nmdar1、Gria2表達下調。組蛋白H3K4me1/2/3、H3K4ac水平降低，而H3K9me1/2/3、H3K9ac水平升高。無機三價砷在海馬中主要代謝為有機砷DMA；組蛋白甲基化相關代謝物Met、SAH、α-KG，及乙?；嚓P代謝物Acetyl-CoA、CoA-SH、NAD+、NADH水平也發生改變。組蛋白H3K9甲基化抑制基因轉錄，而H3K4甲基化和組蛋白乙?；龠M基因表達。因此，我們認為：砷可通過自身甲基化及改變海馬代謝，減弱H3K4me1/2/3、H3K4ac并增強H3K9me1/2/3，從而抑制相關基因表達，最終損害學習記憶功能。此外，來源于砷暴露F0代大鼠的F2代雄性仔鼠的學習記憶能力也降低，表明砷誘導的學習記憶障礙具有跨代遺傳效應。機制上，父代砷暴露通過抑制H3K4me2并增強H3K9me1/2/3，下調c-Fos、mGlur1、Nmdar1基因表達，從而導致F2代仔鼠的學習記憶功能障礙，實現跨代遺傳。

研究成果以Transgenerational Effects of Arsenic Exposure on Learning and Memory in Rats: Crosstalk between Arsenic Methylation,Hippocampal Metabolism,and Histone Modifications為題發表在環境領域權威期刊Environmental Science & Technology。城市環境研究所與福建醫科大學聯合培養碩士生華煒楨和城市環境所碩士畢業生韓薛婧娉為共同第一作者，黃清育研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金項目（22076179，21677142），福建省自然科學基金（2022J06033）和廈門市青年創新基金（3502Z20206091）的資助。

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砷暴露誘導學習記憶障礙的跨代遺傳效應與機制