Blootstelling aan alcohol tijdens de vroege zwangerschap kan de genfunctie veranderen tijdens de strak gereguleerde embryonale ontwikkeling en als gevolg (neurologische) ontwikkelingsstoornissen veroorzaken.
Genoombrede effecten van prenatale alcoholblootstelling op de genfunctie en het epigenoom van de placenta werden voor het eerst bestudeerd aan de Universiteit van Helsinki, Finland. Epigenoom is een moleculaire laag op een DNA-streng die de expressie van genen reguleert. DNA-methylatie, waar dit werk zich op richtte, is de meest bekende epigenetische regulator.
Een cohort van 80 aan alcohol blootgestelde en 100 controle-pasgeborenen werd verzameld in samenwerking met MD Hanna Kahila, gespecialiseerd in prenatale middelengebruikzorg, in het Universitair Ziekenhuis van Helsinki. Toen de placentale epigenomen van prenataal aan alcohol blootgestelde pasgeborenen werden vergeleken met controles, werd een significant verminderde hoeveelheid DNA-methylatie waargenomen.
Om de vroege effecten van alcoholblootstelling te bestuderen, werden de placenta’s van pasgeborenen van moeders die tot maximaal zeven zwangerschapsweek alcohol consumeerden, geselecteerd voor afzonderlijke analyses. Om de effecten van alcoholblootstelling op de eerste menselijke cellen te onderzoeken, werden bovendien menselijke embryonale stamcellen tijdens het kweken aan alcohol blootgesteld.
“We hebben gelijkaardige alcohol-geassocieerde veranderingen waargenomen in DNA-methylatie in de placenta en in gekweekte menselijke embryonale stamcellen”, zegt doctoraal onderzoeker Pauliina Auvinen.
Dit geeft aan dat de waargenomen veranderingen verband houden met blootstelling aan alcohol, niet met roken door de moeder of andere omgevingsfactoren tijdens de zwangerschap. Dit soort verstorende effecten zijn in geen enkel onderzoek bij mensen uit te sluiten.
Hoewel de pasgeborenen die tijdens de vroege zwangerschap aan alcohol waren blootgesteld niet verschilden van de controles in termen van geboortegewicht of -lengte, hadden ze een aanzienlijk kleinere hoofdomvang. Volgens de onderzoekers kan dit duiden op nadelige effecten van vroege prenatale blootstelling aan alcohol op de ontwikkeling van de hersenen. Samen met de waargenomen epigenetische veranderingen benadrukt dit ook het belang van een vroege intra-uteriene omgeving voor de ontwikkeling van de foetus.
Volgens de huidige studie waren de genen met alcohol-geassocieerde DNA-methyleringsveranderingen in zowel placenta als embryonale stamcellen vooral gekoppeld aan de ontwikkeling van het zenuwstelsel.
“Alcohol veroorzaakte vergelijkbare veranderingen in het DPPA4-gen in de placenta en in embryonale stamcellen gedifferentieerd naar neurale cellijnen. Dit gen komt pas aan het begin van de embryonale ontwikkeling tot expressie en het geproduceerde eiwit vergemakkelijkt de differentiatie van de cellen. Het is daarom een noodzakelijk gen voor de embryonale ontwikkeling”, zegt Nina Kaminen-Ahola, de leider van de studie.
Bovendien was alcoholblootstelling geassocieerd met DNA-methyleringsveranderingen in het FOXP2-gen, dat nodig is voor de ontwikkeling van spraakgebieden in de hersenen tijdens de embryogenese.
“Beide genen beïnvloeden grote genregulerende netwerken en ontwikkeling. Veranderingen in hun functies kunnen de strak gereguleerde embryonale ontwikkeling verstoren en bijgevolg een breed scala aan ontwikkelingsstoornissen veroorzaken. Omdat deze veranderingen optreden in de vroege ontwikkeling, kunnen ze blijven als het epigenetische geheugen van cellen en mogelijk worden overgedragen op verschillende cel- en weefseltypen langs celdelingen, “zegt Kaminen-Ahola.
Onderzoekers stellen voor dat deze universele veranderingen, “epigenetische vingerafdrukken” van prenatale blootstelling aan alcohol, toekomstige biomarkers zouden kunnen zijn, die een vroege diagnose en gepersonaliseerde ondersteuning voor de ontwikkeling van de getroffen kinderen mogelijk zouden maken.
Prenatale blootstelling aan alcohol veroorzaakt een breed scala aan geboorteafwijkingen, die bekend staan als FASD, Foetale Alcohol Spectrum Stoornissen. Alcohol is een van de belangrijkste oorzaken van neurologische ontwikkelingsstoornissen. Het diagnosticeren van de defecten veroorzaakt door prenatale blootstelling aan alcohol is moeilijk en het werkelijke aantal getroffen kinderen is niet bekend.
Persbericht Universiteit van Helsinki
https://www.helsinki.fi/