母体の葉酸欠乏がマウス成体脳のArt3 DNAメチル化に及ぼす影響；脳と神経認知の健康への潜在的影響

Influence of maternal folate depletion on Art3 DNA methylation in the murine adult brain; potential consequences for brain and neurocognitive health.

抄録

健康と疾病の発生起源仮説は、早期の生活環境が生涯を通じて健康状態に影響を及ぼすことを示唆している。特に、DNAメチル化を含むエピジェネティックな印は、環境暴露がその後の人生の健康をプログラムする重要なメカニズムであると考えられている。妊娠前および妊娠中の母親の葉酸状態が十分であることは、神経管欠損症の予防に不可欠であるが、早期の葉酸曝露が小児期およびその後の神経認知の結果にも影響を及ぼす可能性を示唆するデータも出てきている。葉酸はDNAメチル化のためのメチルドナーの供給源として重要であることから、我々は、DNAメチル化が、母親の葉酸が神経認知的転帰に影響を及ぼす媒介メカニズムであるかもしれないという仮説を立てた。バイサルファイトシークエンシングを用いて、妊娠中（〜19〜21日）と授乳期（平均22日）に葉酸を欠乏させた（n=5、0.4mg葉酸/kg食）ダムの成体子孫の脳組織における5遺伝子（Art3、Rsp16、Tspo、Wnt16、Pcdhb6）のDNAメチル化を、対照（n=6、2mg葉酸/kg食）と比較して測定した。遺伝子は、そのプロモーターのメチル化が、マウスとヒトのライフコースにわたって、母親の葉酸摂取によって変化することが以前に発見されており、また神経認知の転帰と関連する可能性があるため、選択された。母親の葉酸欠乏は、28週齢の成体マウスの皮質下脳組織におけるArt3遺伝子の低メチル化と有意に関連していた（平均減少率6.2％、p=0.03）。他の遺伝子については、葉酸欠乏群と対照群との間に統計的に有意な差は認められなかった。神経認知の結果との関連を考えると、Art3は生涯を通じた脳の健康という観点からさらに研究する価値があることが示唆される。このバイオマーカーは、アクセス可能な生物試料とヒトの状況において検証されれば、早期の葉酸曝露がその後の神経認知の健康に及ぼす影響を追跡するのに有用であり、介入の効果を開発しモニターするのに使用できる可能性がある。

The developmental origins of health and disease hypothesis suggests early life environment impacts on health outcomes throughout the lifecourse. In particular, epigenetic marks, including DNA methylation, are thought to be key mechanisms through which environmental exposures programme later-life health. Adequate maternal folate status before and during pregnancy is essential in the protection against neural tube defects, but data are emerging that suggest early life folate exposures may also influence neurocognitive outcomes in childhood and, potentially, thereafter. Since folate is key to the supply of methyl donors for DNA methylation, we hypothesise that DNA methylation may be a mediating mechanism through which maternal folate influences neurocognitive outcomes. Using bisulphite sequencing, we measured DNA methylation of 5 genes (Art3, Rsp16, Tspo, Wnt16, Pcdhb6) in the brain tissue of adult offspring of dams who were depleted of folate (n=5, 0.4mg folic acid/kg diet) during pregnancy (~19-21 days) and lactation (mean 22 days) compared with controls (n=6, 2mg folic acid/kg diet). Genes were selected as methylation of their promoters had previously been found to be altered by maternal folate intake in mice and humans across the lifecourse, and because they have potential associations with neurocognitive outcomes. Maternal folate depletion was significantly associated with Art3 gene hypomethylation in subcortical brain tissue of adult mice at 28 weeks of age (mean decrease 6.2%, p=0.03). For the other genes no statistically significant differences were found between folate depleted and control groups. Given its association with neurocognitive outcomes, we suggest Art3 warrants further study in the context of lifecourse brain health. We have uncovered a potential biomarker which, once validated in accessible biospecimens and human context, may be useful to track the impact of early life folate exposure on later life neurocognitive health, and potentially be used to develop and monitor the effects of interventions.