砷在自然界中广泛存在，其暴露可导致学习记忆功能障碍等神经系统毒性。作为一种重要的表观遗传机制，组蛋白修饰通过调控相关基因表达，与学习记忆功能密切相关，但其在砷暴露导致学习记忆障碍中的作用机制仍不清楚。此外，砷暴露导致的学习记忆损伤是否具有传代效应也有待研究。

中国科学院城市环境研究所环境健康研究组（黄清育团队）通过分析无机砷（NaAsO2）暴露对雄性大鼠（F0代）海马组织中学习记忆相关基因表达、组蛋白修饰（甲基化/乙酰化）及相关代谢物的影响，揭示了砷诱导学习记忆功能损伤的表观遗传机制，并探讨了该神经毒性的传代效应。研究结果发现，砷暴露后大鼠的学习记忆能力显著降低，学习记忆相关基因Bdnf、c-Fos、mGlur1、Nmdar1、Gria2表达下调。组蛋白H3K4me1/2/3、H3K4ac水平降低，而H3K9me1/2/3、H3K9ac水平升高。无机三价砷在海马中主要代谢为有机砷DMA；组蛋白甲基化相关代谢物Met、SAH、α-KG，及乙酰化相关代谢物Acetyl-CoA、CoA-SH、NAD+、NADH水平也发生改变。组蛋白H3K9甲基化抑制基因转录，而H3K4甲基化和组蛋白乙酰化促进基因表达。因此，我们认为：砷可通过自身甲基化及改变海马代谢，减弱H3K4me1/2/3、H3K4ac并增强H3K9me1/2/3，从而抑制相关基因表达，最终损害学习记忆功能。此外，来源于砷暴露F0代大鼠的F2代雄性仔鼠的学习记忆能力也降低，表明砷诱导的学习记忆障碍具有跨代遗传效应。机制上，父代砷暴露通过抑制H3K4me2并增强H3K9me1/2/3，下调c-Fos、mGlur1、Nmdar1基因表达，从而导致F2代仔鼠的学习记忆功能障碍，实现跨代遗传。

研究成果以Transgenerational Effects of Arsenic Exposure on Learning and Memory in Rats: Crosstalk between Arsenic Methylation,Hippocampal Metabolism,and Histone Modifications为题发表在环境领域权威期刊Environmental Science & Technology。城市环境研究所与福建医科大学联合培养硕士生华炜桢和城市环境所硕士毕业生韩薛婧娉为共同第一作者，黄清育研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金项目（22076179，21677142），福建省自然科学基金（2022J06033）和厦门市青年创新基金（3502Z20206091）的资助。

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砷暴露诱导学习记忆障碍的跨代遗传效应与机制