大学生自由探索项目-被动吸烟

中南大学本科生自由探索计划项目申请书项目名称：被动吸烟对孕鼠子代脑组织基因表达的影响申报类别：医学类申请人：席周欢联系电话：[phone]学号：2204120612所属学院：信息科学与工程学院E-MAIL：[e-mail]指导教师：卢光琇电话：[phone]中南大学2014年制填表说明一、本申请书所列各项内容均须实事求是，认真填写，表达明确严谨，简明扼要。二、本申请书为大十六开本（A4），左侧装订成册。可网上下载、自行复印或加页，但格式、内容、大小均须与原件一致。三、“申报类别”包括：数学类、物理类、化学类、医学（含生物）类、信息类。四、“项目性质”包括“新申报”和“滚动项目”两类，在所选性质后的“”标注“”；申报“滚动项目”需在“申请人曾经参与科研的情况”一栏中说明原研究项目名称。五、“项目组主要成员”栏目中在首行填写项目负责人的信息，“出生年月”按“1994-01”的格式填写。六、“指导教师”栏目中填写指导教师（团队）的基本信息，“职称”栏目填写“正高、副高、中级、其他”。七、“经费预算”主要包括：材料费、测试化验加工费、差旅费、会议费、国际合作与交流费、出版/文献/信息传播/知识产权事务费、等。一、基本情况项目名称被动吸烟对孕鼠子代脑组织基因表达的影响申报类别医学类项目性质新申报滚动项目经费预算30000元项目组成员姓名性别出生年月学号所学专业联系电话项目分工席周欢女1994-052204120612临床医学八年制18711145046项目负责人刘佳女1992-072204120608临床医学八年制15200856620项目执行刘锐女1993-102204120611临床医学八年制18673188269项目执行周伶俐女1995-022204120614临床医学八年制15880830453项目执行舒常发男1995-012204120623临床医学八年制15200812857项目执行指导教师姓名职称学位联系电话电子邮箱卢光琇正高学士[e-mail];申请人曾经参与科研的情况撰写综述《肿瘤患者的生育风险评估》并于《国际生殖与健康计划》杂志上发表；撰写《EORTCQLQ-CX24介绍及发展》并于《当代医学》杂志发表；撰写《垂体瘤术后43例成人生长激素缺乏症的研究》并于《中国现代手术学杂志》发表。导教师承担科研课题情况上世纪80年代始建立人类辅助生殖技术平台，并取得了丰硕的成果。1981年建立国内第一个人类冷冻精子库；1983年诞生了国内第一例冷冻精液人工授精婴儿；1988年诞生了国内第一例供胚移植试管婴儿；1990年建立国内第一个植入前胚胎遗传学诊断动物型；1991年诞生了国际上第一例经畸形精子分离术治疗后诞生的正常婴儿；1994年建立国内第一个精子显微授精动物模型；1996年诞生了国内第一批核移植小鼠；1999年成就了国际上第一个人类核移植囊胚；2000年诞生了国内第一例经超快速冷冻后的冻胚移植试管婴儿；2005年诞生了国内首例经孕前诊断排除“杜氏肌营养不良症”的正常婴儿；诞生了世界首批全基因组测序技术的PGD/PGS试管婴儿。获得了国家自然科学基金重点项目、国家973项目、国家科技攻关项目、中华医学会基金会（CMB）等多项课题资助；先后发表论文456篇，其中在SCI杂志上发表论文118篇，出版专著6部，获得国家实用新型专利8项。项目简介（100字左右）孕妇被动吸烟对胎儿的健康有诸多危害，有研究表明，孕妇被动吸烟将引起胎儿的脑组织发育迟缓或脑组织发育不全，出生后发现其学习记忆功能、运动功能等受到严重影响。我们将探究被动吸烟孕鼠的子代脑组织基因表达与正常鼠子代的差异，为研究被动吸烟引起的人类胎儿脑组织基因表达差异打下基础。二、课题论证（5000字左右）1研究目的和研究意义研究目的探究被动吸烟孕鼠的子代与正常孕鼠子代脑组织基因表达的差异。研究意义（1）引起人们重视被动吸烟对非吸烟生殖妇女后代的危害，在优生优育工作中加强避免母孕期父亲吸烟导致孕母处于烟雾环境的宣传。（2）探究被动吸烟孕鼠的子代脑组织基因表达与正常鼠的差异，为研究被动吸烟引起的人类胎儿脑组织基因表达差异打下基础。（3）为探究从基因水平治疗被动吸烟引起的脑损伤提供背景支持。2国内外研究现状我国是一个烟草大国，大的消费群体使中国成为世界第一烟民大国。零点前进策略发布的调查显示：中国香烟消费者日平均吸烟数为15.81支，高于世界平均水平（13.63支）。全世界现有11亿烟民，其中中国就有4.6亿。近年来，被动吸烟对非吸烟妇女的生殖健康的危害引起了越来越多国内外学者的重视。由于烟民数量庞大，我国妇女虽然主动吸烟者较少，但被动吸烟者甚多[1]。并且，我国妊娠妇女被动吸烟的情况较普遍，有超过一半的孕妇在怀孕期间曾接触到香烟烟雾，女性被动吸烟的危害已远远超过主动吸烟[2]。1.孕期被动吸烟对妊娠及胎儿的影响目前，国内外大量研究表明，妊娠期被动吸烟会导致多种不良妊娠结局，包括自然流产、非人为因素流产、早产(37周)、胎死宫内、异位妊娠、葡萄胎、出生缺陷、低出生体重、胎儿发育迟滞等。香烟中的尼古丁通过胎盘直接进入胎儿体内,导致胎儿流产、宫内发育迟缓、低体重、早产、死亡[3]。1.1增加早产、死产风险有研究[4]对109例被动吸烟及无被动吸烟的孕妇进行追踪调查分析，结果被动吸烟组的孕妇早产发生率显著高于无被动吸烟组，胎膜早破新生儿窒息的发生率均大于无被动吸烟组。此外，丹麦一项涉及25102例孕妇的大样本队列研究[5]表明，孕期被动吸烟可增加死产发生的危险性。1.2抑制胚胎发育研究显示，新生儿身高体重被动吸烟组均显著低于无被动吸烟组[4]。动物实验表明，被动吸烟抑制孕鼠体内NO的生成，抑制了胚胎发育，也抑制了孕鼠胎仔的生长发育，增大孕鼠胎仔的吸收胎及死胎率，对整个大鼠胚胎发育带来不利影响，从而为间接评价被动吸烟对孕妇的危害提供参考依据[6]。1.3影响新生儿行为、学习能力及智力另外，瑞典大学的一项研究表明，妊娠期间的被动吸烟将对新生儿动作协调性产生有害的影响，增加其多动症及注意力不集中现象[7，8]。丹麦Laurberg等观察了住院待产期间孕妇及其婴儿，被动吸烟使婴儿因碘缺乏而引起大脑损伤风险增加[K]。葛晓东[9]认为，香烟烟雾暴露损害了幼年小鼠的空间学习能力，该现象的可能机理是香烟烟雾暴露对神经发生的抑制作用，据此推测，被动吸烟可能对新生儿学习能力及智力产生影响。2.孕期被动吸烟影响妊娠及胎儿的原因2.1有毒物质通过胎盘导致畸胎烟草中含有4000种以上的化合物，如颗粒物（焦油）、尼古丁酸、一氧化碳、氰氢酸、酚类苯蒽等，其中尼古丁酸、一氧化碳和多环芳香烃对孕妇和胎儿最为有害。而香烟烟雾中所含得大量有毒物质被母体吸入后，可透过胎盘屏障直接毒害胚胎或胎儿，或通过损伤子宫胎盘结构而影响胚胎发育［10］。如尼古丁除可刺激神经末梢释放儿茶酚胺促进子宫肌肉及血管收缩，导致子宫胎盘缺血缺氧，尼古丁还可以作用于凝血因子，使血液呈高凝状态，导致胎盘血液灌流量减少，胎儿营养供应不足，引发胎儿畸形［11］，对孕17周前流产的孕妇血液和胎儿脐血及羊水中可替宁(尼古丁降解物)的放射性免疫检测发现，无论是主动吸烟还是被动吸烟,胎儿的脐血、羊水中都有可替宁成分,甚至由于累积而超过母亲血液中的可替宁的浓度[12]；香烟烟雾中的一氧化碳可与血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白，导致胎儿发生低氧血症，易发畸形［13］；焦油长期积存，可诱发异常细胞形成，导致胎儿畸形［14］。有研究显示：多因素Logistic回归分析中，校正混杂因素影响后，妊娠早期被动吸烟发生胎儿畸形的危险度是2.518；单因素分析研究还发现，妊娠早期被动吸烟胎儿心脏系统泌尿系统和唇腭裂畸形明显高于非暴露组，而胎儿消化系统畸形发生率明显低于非暴露组[15]。2.2调控基因表达被动吸烟可能通过调控细胞凋亡而引起胎儿宫内生长受限。Bax诱导凋亡的发生，bcl-2抑制凋亡的发生，研究发现，孕期被动吸烟组的胎鼠脑组织中，BaxmRNA的相对表达量明显比未被动吸烟组的高，而二者的bcl-2mRNA表达量无明显差异，推测被动吸烟致宫内生长受限胎鼠发生率的增加，可能与Bax/bcl-2的比值增加有关[16]。Misra等［17］在荟萃分析中发现，暴露于环境香烟烟雾的妇女所生的新生儿发生SGA（小于胎龄儿，smallforgestationalage）的危险度是非暴露组的2～4倍。2.3调节锌、镉代谢王伟民等［18］报道，吸烟对孕妇锌、镉代谢有影响。接触香烟烟雾的孕妇血清及其新生儿脐血清具有低锌高镉的代谢特点，胎盘高镉将阻碍对锌的转运，镉是一种有害环境元素，支流烟雾中的镉可通过孕妇呼吸道进入机体，其生物半衰期为10～30年，故有明显的蓄积损害作用。Wolch发现［19］，镉可改变胎盘内各种代谢酸的功能，从而使胚胎死亡、畸形、宫内生长迟缓(intrauterinegrowthretardation，IUGR)和胚胎功能不全的发生率上升。胎盘是镉的靶器官之一，而锌参与体内许多酶的组成，还有研究表明，锌影响染色质结构和基因的表达。口服锌能改善IUGR胎儿的出生体质量，锌对宫内胎儿的生长发育具有极其重要的作用，而被动吸烟胎儿IUGR发生率较高。镉是锌的拮抗物，吸烟除导致血清镉升高，还可通过高镉与锌竞争置换含锌酶中的锌，而不利妊娠中的锌代谢[20]。3.孕期被动吸烟对胎儿脑组织影响的研究进展孕妇被动吸烟对胎儿的危害越来越受到重视。其中，对胎儿脑组织的影响是最主要也是最严重的影响之一。由于以人为研究对象进行试验，难度大，风险性高，耗时长，所以目前关于被动吸烟对胎儿脑组织造成影响的机制的研究比较少，多数都是以鼠为研究对象进行致病原因的实验探究。胡灵玉等研究发现孕期被动吸烟子代的脑重较正常对照组显著降低[6]。国内外的研究显示，孕鼠被动吸烟可致胎鼠宫内生长受限并影响其脑的发育[21]。张金等研究发现孕期被动吸烟组的胎鼠中枢控制呈进行性下降，可以说，被动吸烟对小鼠中枢神经功能的损害非常严重[22]。马太芳[23]等研究表明，被动吸烟影响脑组织内源性生长抑素和精氨酸加压素的代谢，这可能与吸烟造成的机体缺氧状态以及烟气中的某些有毒成分对神经组织的毒害作用有关。目前已知的与子代脑组织影响的相关表现及致病原因有如下三个方面：3.1抑制子代的生长发育烟雾中的有害物质可影响胎盘的血液供应，其中CO可降低血红蛋白的携氧能力，从而对被动吸烟胎鼠造成慢性缺氧损害。Ferrer等报道，缺血缺氧可引起局部脑组织细胞凋亡相关基因Bax表达增加，从而抑制子代的生长发育[24]。3.2影响子代学习记忆能力姜丽娜等研究表明，被动吸烟对大鼠子代学习记忆有明显的影响，可降低其学习记忆的能力[25]。产生影响的原因有许多种说法，其中受到广泛认同的说法有如下两种。3.2.1被动吸烟导致子代海马体中一氧化氮合酶表达下降海马体是大脑中对某些类型的学习和记忆的关键区域[26],它可以直接干预和信息的储存[27]。一氧化氮(nitrousoxide，NO)在体内由一氧化氮合酶(nitricoxidesyn—thetase，NOS)催化左旋精氨酸和02反应生成，NO是迄今公认的体内被发现的第一个气体性信息传递分子，作为细胞间信使分子和类神经递质，参与神经传导与发育及突触可塑性等过程，在学习、记忆与行为形成中起重要作用。长时间暴露于烟雾环境中导致海马NOS表达下降，则该区NO的生成势必减少，从而使该区微循环供血不足，进而间接影响细胞生长发育及其功能。海马体中NOS表达下降可能是被动吸烟导致子代学习记忆功能降低的机制之一[28]。3.2.2被动吸烟引起胎鼠小脑皮质中神经生长因子水平降低小脑皮质也是胚胎期神经生长因子水平较高的部位之一，被动吸烟也可能降低小脑皮质神经生长因子的含量。牛磺酸在哺乳类动物的脑内含量丰富，神经元和神经胶质细胞可能通过选择性储存和释放牛磺酸，以维持脑组织的正常活动，牛磺酸的合成和摄人受阻可能导致其功能异常[29]。被动