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在生殖健康领域，极低频电磁场（ELF-EMF）辐射对胚胎发育的影响备受关注。研究人员针对猪胚胎植入前后阶段，探究 ELF-EMF 辐射影响。结果发现其改变转录组、DNA 甲基化水平等。该研究为理解 ELF-EMF 对生殖的影响提供关键依据。
在现代生活中，各种电器设备、医疗仪器等不断普及，人类和动物越来越多地暴露在极低频电磁场（ELF-EMF）环境中。然而，人们对 ELF-EMF 对生殖系统的影响却知之甚少。尤其是在胚胎发育的关键时期，如植入前后阶段，ELF-EMF 是否会对胚胎产生不良影响，目前尚无定论。这一知识空白不仅让备孕和孕期女性忧心忡忡，也给动物养殖中的繁殖工作带来了潜在风险。例如，许多女性在不知情的情况下，在胚胎植入前后接受涉及电磁场的物理治疗，这可能增加流产的风险。在动物养殖方面，不了解 ELF-EMF 的影响，就难以优化养殖环境，提高繁殖效率。
为了解开这些谜团，来自波兰和意大利的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们以猪胚胎为研究对象，因为猪在生理和解剖上与人类有诸多相似之处，特别是在生殖方面，这使得猪胚胎成为研究人类生殖的优秀模型。研究人员将目光聚焦于 ELF-EMF 辐射对猪胚胎植入前后转录组和 DNA 甲基化水平的影响。经过一系列严谨的实验，他们发现 ELF-EMF 辐射确实会改变猪胚胎的转录组和 DNA 甲基化水平，这一发现意义重大，为深入了解 ELF-EMF 对生殖的影响奠定了重要基础，也为后续研究指明了方向。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是下一代测序（NGS）技术，用于分析猪胚胎的转录组，检测基因表达变化、RNA 编辑位点和替代剪接事件；其次是 DNA 甲基化分析技术，包括 DNA 提取、亚硫酸氢盐转化以及定量甲基化特异性 PCR 等，以测定基因组 DNA 甲基化水平和特定基因启动子区域的甲基化状态；此外，还运用了生物信息学分析工具，如对测序数据进行处理、注释和富集分析等。
研究结果
- RNA 测序统计：对 6 个 cDNA 文库进行 RNA 测序，获得大量原始配对读数，经过筛选和比对，将读数定位到猪基因组，明确了不同基因结构区域的读数分布情况，为后续分析基因表达变化提供了基础数据。
- 差异表达基因（DEGs）鉴定：2 小时的 50Hz ELF-EMF 处理影响了 33 个转录活性区域的表达，其中 21 个为蛋白质编码基因。上调的基因有热休克蛋白家族 A（Hsp70）成员 6（HSPA6）等，下调的基因包括钙稳态调节因子家族成员 2（CALHM2）等。这些差异表达基因参与了多种生物学过程和信号通路，表明 ELF-EMF 辐射对胚胎基因表达有显著影响。
- 功能本体注释：对 DEGs 进行功能注释，发现其涉及 21 个生物学过程（BP）术语，如血液凝固、细胞黏附调节等；9 个细胞成分（CC）术语，包括纤维蛋白原复合物、脂蛋白颗粒等；还涉及 2 个 KEGG 通路、9 个 REACTOME 通路和 4 个 HP 通路。通过基因集富集分析（GSEA），确定了 5 个显著的功能本体，进一步揭示了受 ELF-EMF 辐射影响的生物学功能和分子机制。
- RNA 编辑位点预测：在暴露于 50Hz ELF-EMF 的胚胎组织中预测 RNA 编辑位点，经过一系列筛选和分析，最终确定了 116 个候选 RNA 编辑位点。这些位点的变异可能影响基因表达和蛋白质功能，进而影响胚胎发育，为研究 ELF-EMF 对胚胎的影响提供了新的视角。
- 差异替代剪接（AS）事件：使用 rMATs 方法分析发现 77323 个剪接事件，其中 348 个为差异替代剪接事件，包括外显子跳跃（SE）、内含子保留（RI）等多种类型。这些差异剪接事件与多种生物学过程和信号通路相关，表明 ELF-EMF 辐射可能通过影响替代剪接来调控胚胎发育。
- VENN 分析结果：比较 ELF-EMF 处理的胚胎、子宫内膜和子宫肌层的转录组，发现胚胎和子宫内膜有 3 个共同的 DEGs，子宫内膜和子宫肌层有 8 个共同的 DEGs，但没有基因在所有三个组织中都共同存在。这表明 ELF-EMF 对不同生殖组织的基因表达影响存在差异，为进一步研究其组织特异性作用机制提供了线索。
- NGS 结果验证：通过实时 PCR 对 7 个选定的 DEGs 进行验证，结果显示 ELF-EMF 处理的胚胎组织中这些基因的相对 mRNA 转录丰度与未处理的有显著差异，且与 NGS 分析结果的变化方向一致，证实了 NGS 结果的可靠性。
- ELF-EMF 对猪胚胎植入前后基因组 DNA 甲基化水平的影响：ELF-EMF 处理的猪胚胎在植入前后的基因组 DNA 甲基化水平显著升高，是未处理胚胎的 16.37 倍。这表明 ELF-EMF 辐射可能通过改变 DNA 甲基化水平来影响胚胎发育，为研究 ELF-EMF 的作用机制提供了重要依据。
- 定量甲基化特异性 PCR 分析胚胎中 DNA 甲基化水平：对选定基因进行定量甲基化特异性 PCR 分析，发现 ELF-EMF 暴露的胚胎中，APOM 和 SLC34A1 的 DNA 甲基化百分比显著降低，而 FGG 和 HSD17B2 的甲基化百分比显著升高。这表明 ELF-EMF 对不同基因的甲基化水平影响不同，进一步揭示了其对基因表达调控的复杂性。
- ELF-EMF 对胚胎中选定基因甲基化和未甲基化启动子扩增的影响：ELF-EMF 对不同基因启动子区域的甲基化和未甲基化序列扩增有不同影响。例如，FGG 和 HSD17B2 的未甲基化启动子区域扩增显著增加，而 APOM 的未甲基化启动子区域和 RGN 的甲基化启动子区域扩增显著减少。这些结果表明 ELF-EMF 可能通过影响基因启动子区域的甲基化状态来调控基因表达。
研究结论与讨论
综合上述研究结果，研究人员发现短时间（2 小时）暴露于 50Hz 的 ELF-EMF 会影响猪胚胎植入前后的转录组、替代剪接、单核苷酸变异（SNV）发生、DNA 甲基化水平以及选定差异表达基因启动子区域甲基化和未甲基化变体的扩增水平。这表明 ELF-EMF 辐射可能干扰胚胎发育过程中涉及的多种分子机制，影响细胞稳态、胚胎附着和发育相关基因的表达。
例如，ELF-EMF 辐射导致纤维蛋白原相关基因表达下调，可能影响细胞黏附和胚胎在子宫内的移动；HSD17B2 基因表达下调且甲基化水平升高，可能干扰类固醇激素的合成和代谢，影响胚胎 - 母体相互作用；APOM 基因表达下调，可能影响脂蛋白代谢和生物活性分子的转运。此外，研究还发现 ELF-EMF 诱导的 SNV 发生在一些对胚胎发育至关重要的基因中，可能影响蛋白质的结构和功能，进而影响胚胎的发育潜力。
该研究为理解 ELF-EMF 对生殖健康的影响提供了重要的理论依据，尤其是在胚胎发育早期阶段。然而，目前的研究仍存在一定局限性，如使用的是体外猪胚胎模型，可能无法完全模拟体内环境。未来需要进行更多的体内研究，以进一步验证这些结果，并探究长期 ELF-EMF 暴露对生育能力和妊娠结局的影响。同时，研究成果也为制定 ELF-EMF 暴露限制的循证指南提供了参考，有助于保护女性生殖健康，特别是计划怀孕和早期怀孕的女性，以及在医疗环境中可能接触到 ELF-EMF 的人群。
