A KÖRNYEZETI NEHÉZFÉM EXPOZÍCIÓ EPIGENETIKAI VONATKOZÁSAI

Egészségtudományi Közlemények, 2. kötet, 1. szám (2012), pp. 39 47. A KÖRNYEZETI NEHÉZFÉM EXPOZÍCIÓ EPIGENETIKAI VONATKOZÁSAI NIŠTIAR FERENC 1, DR. RÁCZ OLIVÉR 1, LUKAČÍNOVÁ ÁGNES 2, HUBKOVÁ BEÁTA 3, DR. LOVRITY ZITA 4, DR. FODOR BERTALAN 4 Összefoglalás: A nehézfémek által okozott szennyezés az egyik legjelentősebb környezetszennyezés. Toxikus hatásaik általános mechanizmusai aránylag ismertek. Kevésbé ismertek a környezetben releváns alacsony koncentrációjuk krónikus expociója révén kifejtett hatásaik. E téren elsősorban az epigenetikai hatásaik váltottak ki kiemelt figyelmet. Epigenetikai hatásaik főleg DNS metilációs minta megváltozásában, hiszton módosításokban és a mikrorns-ra kifejtett hatásaikban nyilvánulnak meg. Kulcsszavak: nehézfémek, epigenetika, DNS-metiláció, hiszton, mirns Bevezetés A környezetszennyezés, beleértve az ivóvizet és az élelmiszereket, egyre aktuálisabb probléma a toxikológiai kutatások terén. Ennek ellenére nem szabad ezt elfogadnunk a társadalom fejlődésének elkerülhetetlen következményeként. Folyamatosan kell foglalkoznunk ezzel a problémával, és kiemelni azokat a tényezőket, melyek alapvetően károsíthatják az egészséges életmód elvárásait [1], főleg a tiszta levegőt, vizet és talajt [2, 3], és megpróbálni ezúton is csökkenteni a szennyező anyagok előfordulásának kockázatát az élelmiszerláncban [4, 5]. Az ipari fejlődés szükségszerűen kapcsolódik a víz- és élelmiszerszennyezés új módjaival [6]. Amennyiben a víz és az élelmiszerek szennyeződése túllépi az elfogadható szinteket, szükség van bizonyos racionális intézkedésekre ezeknek a magas koncentrációknak a felszámolására [7]. A nehézfémek az egyik legtartósabb szennyező anyagai a környezetnek [8, 9]. Széleskörű előfordulásuk, valamint az állati illetve emberi szövetekben való akkumulációs készségük révén [10] és magas toxicitásuk következtében már nagyon alacsony koncentrációkban is képesek káros hatást kifejteni [11]. A nehézfémek hatását különböző élettani és biokémiai mutatókra akut intoxikációnál a szakirodalomban részletesen elemezték [12, 13]. A toxikus nehézfémek expozíciója összefüggésbe hozható számos káros hatással, pl. szaporodási [14, 15], anyagcsere-, hormonális és idegrendszeri zavarokkal [16], valamint más, a szervezetet károsító krónikus állapotokkal [17], kiválthat autoimmun betegségeket [18], rákos megbetegedéseket [19, 20], epigenetikai változásokat, és zavarhatja a DNS-javítás folyamatait [21]. A toxikus nehézfémek alacsony expozíciója (környezeti szempontból releváns koncentrációk) is veszélyeztetheti az emberek és állatok szaporodásbiológiai egészségét [22, 23]. A nehézfémek olyan szennyező anyagok, melyek felhalmozódhatnak a környezetben, és ezért különösen fontosak a hatásaik hosszú távú következményei [24]. Viszonylag kevés adat áll 1 Šafárik Egyetem, Orvostudományi Kar, Kórélettani Tanszék, Košice, Szlovákia 2 Šafárik Egyetem, Orvostudományi Kar, Élettani Tanszék, Košice, Szlovákia 3 Šafárik Egyetem, Orvostudományi Kar, Orvosi Kémiai és Biokémiai Tanszék, Košice, Szlovákia 4 Miskolci Egyetem, Egészségügyi Kar, Nanobiotechnológiai és Regeneratív Medicina Tanszék

40 Ništiar Rácz Lukačínová Hubková Lovrity Fodor azonban rendelkezésünkre krónikus, illetve különösen az egész élettartamú expozíciójukkal kapcsolatban [10, 25]. A nehézfémek krónikus alacsony dózisú expozíciója esetében nehéz előre meghatározni az expozíció következményeit nem csak a közvetlenül exponált generáció számára, de különösen az azt követő generációkra [26, 27]. A nehézfémek epigenetikai hatásainak főbb mechanizmusai A környezeti szennyező anyagok hatása következtében több mint 13 millió haláleset esedékes évente, és irodalmi becslések szerint [28] a környezeti kockázatok által okozott betegségek akár 24%-át ki lehetne védeni [29]. Egyre több bizonyíték utal arra, hogy a környezeti szennyező anyagok okozhatnak betegséget epigenetikai mechanizmusok által a génexpresszió megváltoztatásával [30]. Teljes mértékben így van ez a nehézfémek esetében is. A géntranszkripció elindításához szükséges kromatin dinamikus átalakítása lehetővé teszi a gén promoter és szabályozási egységeinek a hozzáférhetőségét [31]. Az epigenetikai tényezők, beleértve a DNS-metilációt, hiszton módosításokat és a mikrorns-akat (mirnas), részt vesznek a szabályozási folyamatokban, és így kontrollálják a gének expresszióját [32, 33]. Több tanulmány mutatta ki [34, 35], hogy ezek az epigenetikai tényezők jelentősen változnak különböző környezeti szennyező anyagok hatására és kapcsolódnak az általuk kiváltott megbetegedésekhez. A DNS-metiláció a természetben általánoson előforduló DNS-módosítás, amelynél a citozin gyűrű az 5' poziciójában felvesz egy metilcsoportot. Ez a leggyakrabban tanulmányozott és legérthetőbben felvázolt epigenetikai mechanizmus [36]. Az emberi genomban ez a metiláció leggyakrabban a citozin-guanin dinukleotidokban (CpG) valósul meg, és arra szolgál, hogy szabályozza a génexpressziót és biztosítsa a genom stabilitását [37]. A környezeti vizsgálatok különböző DNS-metilációs rendellenességeket mutattak ki. A leggyakoribb módosítások egyike a teljes genomot érintő DNS metiláció csökkenés (globális hipometiláció), amely a transpozon elemek reaktiválódásához vezethet és megváltoztathatja a szomszédos, egyébként silence gének transzkripcióját [38]. A globális hipometiláció genetikai instabilitást vált ki és növeli a mutációk számát is [39, 40]. Jelenleg mintegy 1,4 millió Alu repetitív elem (restrinkciós AluI enzim felismerő szekvenciókat tartalmazó rész) és 19,5 millió LINE-1 elem van az emberi genomban, amelyek általában erősen metiláltak [41]. A DNS-metilációk több mint egyharmada a repetitív elemekben van jelen [41]. A környezeti szennyező anyagok okozhatnak bizonyos génekben és régiókban hiper- vagy hipometilációt, ami a gének kóros transzkripciójához vezethet [42]. A DNS-metiláció zavarai gyakoriak a gének promoter szakaszainak CpG részében. A legújabb bizonyítékok azt mutatják, hogy a rákos szövetekben gyakoribbak a különféleképpen metilált részek, úgynevezett CpG-szigetek, melyek legfeljebb 2 kb távolságban helyezkednek el a transzkripció kezdeti helyétől [43]. Azonban a mai napig, a környezeti expozíció által kiváltott gén-specifikus DNS metilációs változások többnyire a gén promoter régióban voltak jelen. A CpG-szigetekkel kapcsolatos környezeti expozíciók egyértelműen további vizsgálatokat igényelnek azzal kapcsolatban, hogy fontosak-e nem rákos esetekben is. Az emberben a genetikai anyag védelmét nagyrészt a hiszton fehérjék végzik, amelyek szintén részt vesznek a DNS-transzkripció, replikáció és javítás szabályozásában [44]. A hisztonok nukleáris globuláris fehérjék, melyek kovalensen módosíthatnak acetiláció (Ac), metiláció, foszforiláció, glikoziláció, sumoiláció, ubikvitináció és adenozin-difoszfát

A környezeti nehézfém expozíció epigenetikai vonatkozásai 41 (ADP) riboziláció révén, és ily módon befolyásolják a kromatin szerkezetét és a génexpressziót [45]. A leggyakoribb hiszton módosítások kimutatták, hogy a környezeti vegyi anyagok elsősorban az amino terminális hiszton 3 (H3) és H4 lizin reziduumok acetilációja és metilációja révén módosítanak. A hiszton acetiláció általában növeli a gén transzkripciós aktivitását, ezzel ellentétben a hiszton metilációk gáttolhatják vagy növelhetik a génexpressziót attól függően, hogy az aminosav mely részét modifikálják [46]. A mirns-ak rövid, mintegy 20 24 nukleotid hosszúságú egyszálú RNS-ak, amelyek átíródnak ugyan a DNS-ből, de nem kódolnak fehérjét (nem transzlálódnak). A mirns-ak poszt-transzkripciós szinten negatívan szabályozzák a célgének kifejeződését (expresszióját) [47]. A génexpresszióban résztvevő többi mechanizmussal összehasonlítva, a mirns közvetlenül befolyásolja a fehérjeszintézist és a génexpresszió finom szabályzását. Továbbá a mirns-ak kulcsszerepet játszanak a kromatin struktúra modifikációjában és a genomstabilitás megőrzésében is [48]. A mirns-ak szabályozhatnak különféle élettani és kóros folyamatot, pl. a sejtnövekedést, sejtdifferenciációt, sejtosztódást, apoptózist és az anyagcserét [49]. Az állatoknál, a növényeknél és a vírusoknál több mint 10 000 mirns ismert. A mirns-ak hibás expressziója kapcsolatba hozható több emberi betegséggel, többek között az Alzheimer-kórral, szívmegbetegedésekkel, lymphomákkal, leukémiákkal és más rákos megbetegedésekkel [50]. Mint már fent említettük, a nehézfémek összefüggésbe hozhatóak sok megbetegedéssel, pl. rákos, szív- és érrendszeri, idegrendszeri és autoimmun betegségekkel [51]. Az elmúlt években egyre több figyelmet fordítottak a molekuláris tényezők szerepére a nehézfémekkel összefüggő betegségek etiológiájában [21]. Több tanulmány is kimutatta, hogy a nehézfémek katalizátorként működnek a biológiai makromolekulák oxidatív károsodásában [52]. A fémionok kiválthatják a reaktív oxigéngyökök (ROS) és más szabad gyökök termelését [53]. A felhalmozódott szabad gyökök befolyásolhatják az epigenetikai tényezőket. Egyre több adat áll rendelkezésre arról, hogy a nehézfém expozíció epigenetikai változásokat idézhet elő. A kadmium (Cd) expozíció károsíthatja a globális DNS-metilációt [54]. Takiguchi és munkatársai [55] in vitro kimutatták, hogy a Cd gátolja a DNS-citozin-5 metiltranszferázok (DNMTs) aktivitását és serkenti a globális DNS-hipometilációt. Ugyanakkor krónikus expozíció esetében DNS-hipermetilációt és a fokozott DNMTs-aktivitást észleltek [55]. A Cd csökkenti a proto-onkogének DNS-metilációját, és így elősegíti az onkogének expresszióját és ezáltal sejtburjánzást eredményezhet. Cd-expozíciónál döntő szerepet játszik a gének transzkripciós és poszt-transzkripciós szabályozása, amelyben a mirns-ak fontos szerepet játszanak [56]. A higany (Hg) mint széleskörűen elterjedt szennyező anyag gyakran fordul elő olyan mennyiségben az élelmiszerekben, amely már károsan befolyásolhatja az ember és az állatok egészségét. A Hg-expozíció gyakran vezethet a jegesmedvék agyszövetében DNShipometilációhoz [57]. Mások [58] egér embrionális csírasejtek esetében egyes gének DNShipermetilációját figyelték meg. Az ólom (Pb) az egyik leggyakoribb erős oxidációs tulajdonsággal rendelkező környezetszennyező toxikus fém. Krónikus expozíció esetében lényegesen károsítja az epigenetikai tényezőket. A DNS-metiláció változásai jó biomarkerek a Pb-expozíció káros hatásának a monitorozására [59].

42 Ništiar Rácz Lukačínová Hubková Lovrity Fodor Környezeti epigenomika: kihívások és lehetőségek A környezeti szennyező anyagok lényegesen befolyásolhatják az epigenomot. A környezeti szennyező anyagok által kiváltott számos epigenomikai változást mechanikusan kapcsolatba hozták a betegségek iránti érzékenységgel. Az epigenetikai mechanizmusok szerepének ismerete a betegségek patogenezisében, beleértve az epigenetika szerepét az egészség és betegség kifejlődésében, kapcsolódását a környezeti tényezőkhöz, valamint a beteg fenotípushoz elősegítheti a megelőző és terápiás stratégiák további tökéletesítését. Az egészség és a betegség kifejlődésének epigenetikai vonatkozásait az embriogenezis folyamatában az epigenetikai mintázat változásával (átprogramozásával) magyarázzák, amelyek révén az embriók képesek dinamikusan alkalmazkodni a további fejlődés során [32]. Az epigenetikai átprogramozás az emlősök fejlődése során két fázisban történik, a zigóta szakaszban, majd az ősi csírasejtek kialakulásának szakaszában [60]. Egereken végzett kísérletek során kimutatták, hogy az embriók rendkívül érzékenyek a környezet változásaira [61]. Ezért az egyed epigenomja tükrözi a prenatális környezeti expozíciós tapasztalatokat is. Az egyed epigenom profiluma mint bioszenzor szolgálhat a környezeti szennyező anyagok expozíciójával kapcsolatban, és egyben molekuláris archívum is egy múltbeli vagy akár prenatális környezeti expozícióról. Az epigenomika felhasználása segíthet az expozíció becslésében, valamint olyan kutatásoknál is, ahol a megelőző vizsgálatok beállítása és az expozíciós adatok gyűjtése lehetetlen vagy rendkívül drága. További kutatások szükségesek annak megállapítására, hogy milyen gyorsak a környezeti szennyező anyagok által kiváltott változások, valamint arra, hogy a változások halmozódnak-e az ismételt vagy folyamatos expozíció során, és mennyi ideig vannak jelen az expozíció kiiktatása után. A környezeti epigenetika az elmúlt néhány évben gyorsan fejlődött. A kutatás rohamosan nőt, a kutatóknak számos nehézséggel és kihívással kellett szembenézniük. Egyes kutatások ellentmondó eredményeket hoztak ugyanazon szennyező anyaggal kapcsolatban is. Ehhez számos tényező is hozzájárulhatott. Az epigenetikai károsodásoknak magas a szövetspecificitása [62]. Elképzelhető, hogy ugyanaz a környezeti szennyező anyag is más-más epigenetikai változást okoz különböző szövetekben, valamint ugyanazon szövet különböző sejttípusában is. Több jól meghatározott expozíciós adatú tanulmányra van szükség, amelyek lehetővé tennék az epigenetikai változások vizsgálatát különböző szövetekben. Az ellentmondások oka lehet a különböző kísérleti protokoll, a minták kis mérete és a különböző laboratóriumi módszerek alkalmazása is. Az epigenetikai vizsgálatok egyik legnagyobb kihívása az eredmények összefoglalása és a források változatossága. Mivel az epigenetikai markerek az idővel változnak, a betegség kimenetelével kapcsolatban hajlamosak a fordított ok-okozati összefüggésre, illetve a betegség összefüggése az epigenetikus markerrel, ahol a betegség meghatározóan befolyásolhatja az epigenetikai mintázatokat, és nem fordítva [63]. Azokat az epigenetikai károsodásokat, amelyeket környezeti szennyező anyagok váltottak ki, számos más betegséggel kapcsolatban is észlelték, de szinte semmilyen tanulmány nem vizsgálta az expozíció, epigenetikai változás és a betegség sorrendet. Az ok-okozati összefüggés megfelelő megállapításához longitudinális vizsgálatokra, a tanulmányozott fajok epigenetikai elemzésére és az egyes betegségek lefolyásának jó ismeretére van szükség. A már meglévő epidemiológiai vizsgálatok is szolgáltatnak bizonyos kiindulópontot a szennyező anyagok által okozott epigenom változások feltérképezésére. Ezek keretében

A környezeti nehézfém expozíció epigenetikai vonatkozásai 43 azonban sok olyan anyagot és mutatót tanulmányoztak, amely nem függ feltétlenül össze a betegségek etiológiájával. A minták feldolgozása is lényegesen befolyásolhatja az epigenetikai markereket. Továbbá bizonyos problémát jelenthet e téren az állatkísérletek eredményeinek a extrapolálása is az emberi fajra. Annak ellenére, hogy az epigenetikai mechanizmusok rendelkeznek olyan tulajdonságokkal, amelyek molekuláris megnyilvánulásai ideálisak a környezeti expozíciók hatásának a kvantitatív értékelésére, holott az még nem ismert, hogy az epigenetikai mechanizmusok változása mily mértékben érdekes (kvalitatív értékelés) az egyes expozíciók esetében. E téren az oksági következtetésekhez még nagy szükség mutatkozik az új epidemiológiai és statisztikai megközelítésekre, beleértve a jól megtervezett prospektív tanulmányokat, fejlett és megfelelő statisztikai módszerek alkalmazását is. A genomikai tanulmányokhoz hasonlóan [64], az epigenomikában is gondosan kell mérlegelni a több tudományágból szerzett ismereteket, adatokat, módszerek és technikákat. Mi várható a jövőben? Elsősorban kiemelt figyelmet kell szentelni az egyes epigenetikai modifikációk közötti kölcsönhatásoknak. A legtöbb környezeti epigenetikai tanulmány csak egy epigenetikai módosítást figyel, nem mind a hármat, azaz a DNS-metilációt, hiszton modifikációt, illetve a mirns-expressziót. Az epigenetikus jelek egy bonyolult kölcsönhatás sorozatot képeznek, amely egy önmagát erősítő epigenetikus eseményciklusban nyilvánul meg a génexpresszió irányítására [65]. Pl. a hiszton specifikus aminosavainak deacetilációja és metilációja révén járul hozzá a DNS metilációs mintához. A mirns expresszióját a mirns-at kódoló géneknél a DNS-metiláció irányítja, de az is bizonyított, hogy a mirnsak módosítják a DNS-metilációt [66]. A jövőben több olyan tanulmány lesz szükséges, amely elősegítheti az epigenetikai mechanizmusok megvilágítását, időzítésüket és a DNSmetiláció, hiszton módosítások, valamint mirns-ak részvételének meghatározását a környezeti hatások által kiváltott betegségek kialakulásában. Másik fő cél lesz olyan epidemiológiai vizsgálatok megtervezése és kivitelezése, amelyek jó alapul szolgálhatnak a jövőbeli megelőző beavatkozásokhoz. Sok alapkutatási és klinikai tanulmány mutatta ki, hogy az epigenetikai változások reverzibilisek, és ez új betekintést enged az olyan új megelőző és terápiás stratégiákhoz olyan molekulák felhasználásával, amelyek módosítják az epigenetikában résztvevő enzimek tevékenységét, valamint az RNS interferencia terápiákban. Továbbá olyan gyógyszerek tervezése és fejlesztése, amelyeknek funkcionális hatásuk van, például a hiszton acetilációra és a DNShipometilációra, és fel lehet őket használni a gének normális transzkripciós szintjének a visszaállítására. Az eljövendő epidemiológiai vizsgálatok egyedülálló lehetőséget nyújthatnak annak a kiértékeléséhez, hogy a környezeti szennyező anyagok hatását az epigenomra milyen mértékben mérsékelheti az életmód pozitív megváltoztatása vagy ronthatja az egyéb kockázati tényezőkkel való kölcsönhatás. Az epigenomikai ismeretekhez alapvető információkat nyújthatnak főleg a megelőző stratégiák fejlődéséhez olyan kutatások, mint például az expozíció csökkentése, valamint a farmakológiai, táplálkozási vagy életmód változtatási beavatkozások. Az e téren folytatott kutatások eredményei lényegesen hozzájárulhatnak a nehézfém expozíciók károsító hatásának a kivédéséhez az ember, illetve a haszon-, valamint a vadon élő állatok esetében is.

44 Ništiar Rácz Lukačínová Hubková Lovrity Fodor Köszönetnyilvánítás Jelen munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében az Európai Unió résztámogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Irodalomjegyzék [1] Romieu, I., Castro-Giner, F., Kunzli, N., Sunyer, J.: Air pollution, oxidative stress and dietary supplementation: a review. Eur Respir J, 2008, 31, 179 197. p. [2] Sharpley, A.: Soil and water contamination: from molecular to catchment scale. J Environ Qual, 2007, 36, 607 608. p. [3] Oyeku, OT., Eludoyin, AD.: Heavy metal contamination of groundwater resources in a Nigerian urban settlement. Afr J Environ Sci Technol, 2010, 4, 201 214. p. [4] Järup, L.: Hazards of heavy metal contamination. Br Med Bull, 2003, 68, 167 182. p. [5] Nadadur, S. S., Miller, C. A., Hopke, K. H. et al.: The complexities of air pollution: the need for an integrated research and regulatory perspective. Toxicol Sci, 2007, 100, 318 327. p. [6] Momodu, M. A., Anyakora, C. A.: Heavy metal contamination of ground water: the Surulore case study. Res J Environ Earth Sci, 2010, 2, 39 43. p. [7] Neculita, C-A., Zagury, G. J., Bussiére, B.: Passive treatment of acid mine drainage in bioreactors using sulphate-reducing bacteria: critical review and research needs. J Environ Qual, 2007, 36, 1 16. p. [8] EFSA: Scientific Opinion of the Panel on Contamination in the Food Chain on a request from the European Commission on cadmium in the food. The EFSA Journal, 2009, 980, 1 139. p. [9] CDC (Centers for Disease Control and Prevention): Fourth National Report on Human Exposure to Environmental Chemicals. 2009, 176 242. p. [10] Massányi, P., Toman, R., Uhrín, V., Renon, P.: Distribution of cadmium in selected organs in rabbits after acute and chronic administration. Ital J Food Sci, 2004, 3, 311 316. p. [11] Reis, M. F., Sampaio, C., Brantes, A. et al.: Human exposure to heavy metals in the vicinity of Portuguese solid waste incinerators Part 1: Biomonitoring of Pb, Cd and Hg in blood of the general population. Int J Hyg Environ Health, 2007, 210, 439 446. p. [12] Valko, M., Morris, H., Cronin, MTD.: Metals, toxicity and oxidative stress. Curr Med Chem, 2005, 12, 1161 1208. p. [13] Brodkin, E., Copes, R., Mattman, A. et al.: Lead and mercury exposures: interpretation and action. Can Med Assoc J, 2007, 176, 59 63. p. [14] Henson, M. C., Chedrese, P. J.: Endocrine disruption by cadmium a common environmental toxicants with paradoxical effects on reproduction. Exp Biol Med, 2004, 229, 383 392. p. [15] Castellanos P., Reglero, M. M., Taggart, M. A. et al.: Changes in fatty acid profiles in testis and spermatozoa of red deer exposed to metal pollution. Reprod Toxicol, 2010, 29, 346 352. p.

A környezeti nehézfém expozíció epigenetikai vonatkozásai 45 [16] Agency for Toxic Substances and Disease Registry: Toxicological profile for cadmium. Atlanta, GA: ATSDR, 1999. [17] Lukačínová, A., Beňačka, R., Lovásová, E. et al.: Reproduction parameters in low dose chronic exposure with heavy metals in rats. Polish J Environ Stud, 2008, 17, 911 915. p. [18] Lukáč, N., Massányi, P., Capcárová, M. et al.: Effect of toxic metals to the immune systems. Potravinárstvo, 2009, 3, 35 38. p. [19] Valko, M., Rhodes, C. J., Moncol, J. et al.: Free radicals, metals and antioxidants in oxidative stress-induced cancer. Chem-Biol Inter, 2006, 160, 1 40. p. [20] Liu, J., Qu, W., Kadilska, M. B.: Role of oxidative stress in cadmium toxicity and carcinogenesis. Toxicol Appl Pharmacol, 2009, 238, 209 214. p. [21] Salnikov, K, Zhitkovich, A.: Genetic and epigenetic mechanisms in metal carcinogenesis and cocarcinogenesis: nickel, arsenic, and chromium. Chem Res Toxicko, 2008, 21, 28 44. p. [22] Bloom, M. S., Parsons, P. J., Steuerwald, A. J. et al.: Toxic trace metals and human oocytes during in vitro fertilization (IVF). Reprod Toxicol, 2010, 29, 298 305. p. [23] Slivkova, J., Massanyi, P., Pizzi, F. et al.: In vitro toxicity of mercuric chloride on rabbit spermatozoa motility and cell membrane integrity. J Environ Sci Health A, 2010, 45, 767 774. p. [24] Nriagu, J. O.: History of global metal pollution. Science, 1996, 272, 223 224. p. [25] Paksy, K., Varga, B., Lazar, P.: Effect of cadmium on female fertility, pregnancy and postnatal development in the rat. Acta Physiol Hung, 1996, 84, 119 130. p. [26] Su, C. C., Tsai, K. Y., Hsu, Y. Y. et al.: Chronic exposure to heavy metals and risk of oral cancer in Taiwanese males. Oraloncol Head Neck Oncol Pathol, 2010, 46, 586 590. p. [27] Lukačínová, A., Rácz, O., Lovásová, E., Ništiar, F.: Effect of lifetime low dose exposure to heavy metals on selected serum proteins of Wistar rats during three subsequent generations. Ecotoxicol Environ Saf, 2011, 74, 1747 1755. p. [28] Prüss-Üstün Annette, C. C.: Preventing disease through healthy environments. Towards an estimate of the environmental burden of disease. World Health Organization (WHO), 2006. [29] Hou, L., Zhang, X., Wang, D. et al.: Environmental chemical exposures and human epigenetics. Inter J Epidemiol, 2011, 1 27. p. [30] Tang, W. Y., Ho, S. M.: Epigenetic reprogramming and imprinting in origins of disease. Rev Endocr Metab Disord, 2007, 8, 173 182. p. [31] Vaissiere, T., Sawan, C., Herceg, Z.: Epigenetic interplay between histone modifications and DNA methylation in gene silencing. Mutat Res, 2008, 659, 40 48. p. [32] Reik, W., Dean, W., Walter, J.: Epigenetic reprogramming in mammalian development. Science, 2001, 293, 1089 1093. p. [33] Grewal, S. I., Moazed, D.: Heterochromatin and epigenetic control of gene expression. Science, 2003, 301, 798 802. p. [34] Baccarelli, A., Bollati, V.: Epigenetics and environmental chemicals. Curr Opin Pediatr, 2009, 21, 243 251. p. [35] Heightman, T. D.: Therapeutic prospects for epigenetic modulation. Expert Opin Ther Targets, 2011, 15, 729 740. p.

46 Ništiar Rácz Lukačínová Hubková Lovrity Fodor [36] Miller, O. J., Schnedl, W., Allen, J. et al.: 5-Methylcytosine localised in mammalian constitutive heterochromatin. Nature, 1974, 251, 636 637. p. [37] Yoder, J. A., Walsh, C. P., Bestor, T. H.: Cytosine methylation and the ecology of intragenomic parasites. Trends Genet, 1997, 13, 335 340. p. [38] Bird, A.: DNA methylation patterns and epigenetic memory. Genes Dev, 2002, 16, 6 21. p. [39] Chen, R. Z., Pettersson, U., Beard, C. et al.: DNA hypomethylation leads to elevated mutation rates. Nature, 1998, 395, 89 93. p. [40] Eden, A., Gaudet, F., Waghmare, A. et al.: Chromosomal instability and tumors promoted by DNA hypomethylation. Science, 2003, 300, 455. p. [41] Yang, A. S., Estecio, M. R., Doshi, K. et al.: A simple method for estimating global DNA methylation using bisulfite PCR of repetitive DNA elements. Nucleic Acids Res, 2004, 32, e38. [42] Deshmukh, R. S., Ostrup, O., Ostrup, E. et al.: DNA methylation in porcine preimplantation embryos developed in vivo and produced by in vitro fertilization, parthenogenetic activation and somatic cell nuclear transfer. Epigenetics, 2011, 6, 177 187. p. [43] Irizarry, R. A., Ladd-Acosta, C., Wen, B. et al.: The human colon cancer methylome shows similar hypo- and hypermethylation at conserved tissue-specific CpG island shores. Nat Genet, 2009, 41, 178 186. p. [44] Shahbazian M. D, Grunstein M.: Functions of site-specific histone acetylation and deacetylation. Annu Rev Biochem, 2007, 76, 75 100. p. [45] Kouzarides, T.: Chromatin modifications and their function. Cell, 2007, 128, 693 705. p. [46] Meissner, A., Mikkelsen, T. S., Gu, H. et al.: Genome-scale DNA methylation maps of pluripotent and differentiated cells. Nature, 2008, 454, 766 770. p. [47] Singh, S. K., Pal Bhadra, M., Girschick, H. J. et al.: MicroRNAs micro in size but macro in function. FEBS J, 2008, 275, 4929 4944. p. [48] Guil, S., Esteller, M.: DNA methylomes, histone codes and mirnas: tying it all together. Int J Biochem Cell Biol, 2009, 41, 87 95. p. [49] Backes, C., Meese, E., Lenhof, H. P. et al.: A dictionary on micrornas and their putative target pathways. Nucleic Acids Res, 2010, 38, 4476 4486. p. [50] Mathers, J. C., Strathdee, G., Relton, C. L.: Induction of epigenetic alterations by dietary and other environmental factors. Adv Genet, 2010, 71, 3 39. p. [51] Hemdan, N. Y., Emmrich, F., Faber, S. et al.: Alterations of TH1/TH2 reactivity by heavy metals: possible consequences include induction of autoimmune diseases. Ann NY Acad Sci, 2007, 1109, 129 137. p. [52] Galaris, D., Evangelou, A.: The role of oxidative stress in mechanisms of metalinduced carcinogenesis. Crit Rev Oncol Hematol, 2002, 42, 93 103. p. [53] Leonard, S. S., Bower, J. J., Sh,i X.: Metal-induced toxicity, carcinogenesis, mechanisms and cellular responses. Mol Cell Biochem, 2004, 255, 3 10. p. [54] Huang, D, Zhang, Y., Qi, Y. et al.: Global DNA hypomethylation, rather than reactive oxygen species (ROS), a potential facilitator of cadmium-stimulated K562 cell proliferation. Toxicol Lett, 2008, 179, 43 47. p.

A környezeti nehézfém expozíció epigenetikai vonatkozásai 47 [55] Takiguchi, M., Achanzar, W. E., Qu, W. et al.: Effects of cadmium on DNA- (Cytosine-5) methyltransferase activity and DNA methylation status during cadmium-induced cellular transformation. Exp Cell Res, 2003, 286, 355 365. p. [56] Tellez-Plaza, M., Navas-Acien, A., Crainiceanu, C. M. et al.: Cadmium exposure and hypertension in the 1999 2004 National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES). Environ Health Perspect, 2008, 116, 51 56. p. [57] Pilsner, J. R., Lazarus, A. L., Nam, D. H. et al.: Mercury-associated DNA hypomethylation in polar bear brains via the LUminometric Methylation Assay: a sensitive method to study epigenetics in wildlife. Mol Ecol, 2010, 19, 307 314. p. [58] Arai, Y., Ohgane, J., Yagi, S. et al.: Epigenetic assessment of environmental chemicals detected in maternal peripheral and cord blood samples. J Reprod Dev, 2011, 57, 507 517. p. [59] Wright, R. O., Schwartz, J., Wright, R. J. et al.: Biomarkers of lead exposure and DNA methylation within retrotransposons. Environ Health Perspect, 2010, 118, 790 795. p. [60] Shi, L., Wu, J.: Epigenetic regulation in mammalian preimplantation embryo development. Reprod Biol Endocrinol, 2009, 7, 59 69. p. [61] Morgan, H. D., Sutherland, H. G., Martin, D. I. et al.: Epigenetic inheritance at the agouti locus in the mouse. Nat Genet, 1999, 23, 314 318. p. [62] Minard, M. E., Jain, A. K., Barton, M. C.: Analysis of epigenetic alterations to chromatin during development. Genesis, 2009, 47, 559 572. p. [63] Relton, C. L., Davey Smith, G.: Epigenetic epidemiology of common complex disease: prospects for prediction, prevention, and treatment. PLoS Med, 2010, 7, e1000356. [64] Geneletti, S., Gallo, V., Porta, M. et al.: Assessing causal relationships in genomics: From Bradford-Hill criteria to complex gene-environment interactions and directed acyclic graphs. Emerg Themes Epidemiol, 2011, 8, 5 22. p. [65] Fuks, F.: DNA methylation and histone modifications: teaming up to silence genes. Curr Opin Genet Dev, 2005, 15, 490 495. p. [66] Chuang, J. C., Jones, P. A.: Epigenetics and micrornas. Pediatr Res, 2007, 61(5 Pt 2), 24R 29R.