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端粒（Telomere）是位于真核细胞染色体末端的DNA-蛋白质复合体,随着细胞的每次分裂而发生进行性磨损,当端粒长度（Telomere length,TL）随着磨损缩短到临界值时会触发细胞衰老或凋亡。因此,端粒长度是反映衰老和年龄相关疾病风险的重要生物标志物,也是死亡率的独立预测因子。端粒磨损发生在整个生命周期中,现有研究表明,端粒长度在生命早期的磨损最快,新生儿端粒长度及生命早期端粒磨损速率是决定成年期端粒长度的重要因素。因此,生命早期可能是决定终生端粒长度的关键窗口期。然而,目前关于出生至婴幼儿期端粒长度变化的研究较为缺乏,且影响生命早期端粒长度随年龄变化的因素尚不明确。孕期不良环境因素暴露可能通过影响生命早期端粒磨损速率从而对成年期疾病易感性和寿命产生长期影响。砷是一种在自然环境中广泛存在的环境污染物,孕妇和胎儿作为敏感人群,更容易受到砷暴露的影响。尽管已有流行病学研究探索了砷暴露对端粒长度的影响,但研究结果尚不一致。而且,目前大部分研究只测量总砷的水平,而缺乏对不同形态砷及砷代谢能力的评估。另外,遗传因素也被认为在决定个体的端粒长度中起着重要作用,一系列全基因组关联分析研究（Genome wide association study,GWAS）陆续报道了多个与端粒长度相关的遗传变异,然而,有关基因多态性与生命早期端粒长度纵向变化的队列研究还鲜有报道。因此,本研究基于一项前瞻性出生队列,从孕妇和新生儿围产期基本特征、孕期砷暴露和端粒相关基因遗传变异多个维度探讨新生儿和3岁儿童端粒长度及端粒磨损的影响因素,进一步探索孕期砷暴露和端粒相关基因多态性在与儿童端粒磨损关联中的交互作用。第一部分新生儿和3岁儿童端粒长度及端粒磨损的基本特征及影响因素研究目的:探究新生儿及3岁儿童端粒长度和端粒磨损的基本特征和一般影响因素。方法:本研究基于在武汉市妇女儿童医疗保健中心建立的出生队列。研究对象为在2014至2017年采集了新生儿脐带血和3岁时外周血的共879对母亲-儿童。通过问卷调查和系统病历记录获取孕妇和新生儿的一般人口学特征、孕期生活习惯、孕期营养补充和妊娠期并发症等信息。通过荧光定量PCR法测定新生儿脐带血和3岁儿童外周血中白细胞相对端粒长度,以评估三年间端粒磨损率。采用广义线性回归模型,探究新生儿和3岁儿童的端粒长度及端粒磨损率的潜在影响因素。结果:新生儿和3岁儿童相对端粒长度几何均数分别为0.86和0.68（T/S值）,儿童三年间相对端粒长度显著下降（P＜0.001）,三年间端粒磨损率中位数（四分位间距）为-5.12（-43.18,40.06）。多元线性回归分析结果显示,与母亲文化程度较低组（高中及以下）的新生儿相比,母亲文化程度较高组（高中以上）的新生儿端粒长度多10.80%（95%CI:2.68%,19.56%;P=0.008）;与男孩新生儿相比,女孩新生儿端粒长度多6.36%（95%CI:0.22%,12.88%;P=0.042）;与母亲孕期夜间睡眠时长为7～9小时的儿童相比,母亲孕期夜间睡眠时长小于7小时的儿童三年端粒磨损率增加20.45%（95%CI:-40.04%,-0.87%;P=0.041）。对性别进行分层分析发现,与母亲孕前体质指数（Body mass index,BMI）正常（18.5～23.9 kg/m~2）的男孩相比,母亲孕前BMI≥24 kg/m~2的男孩三年端粒磨损率增加19.38%（95%CI:-37.88%,-0.87%;P=0.040）;与母亲未患妊娠期糖尿病的男孩相比,母亲患有妊娠期糖尿病的男孩三年间端粒磨损率增加23.57%（95%CI:-46.39%,-0.75%;P=0.043）。未观察到其他因素与新生儿和3岁儿童端粒长度及三年间端粒磨损率有统计学意义的关联（P＞0.05）。结论:本研究发现女孩和母亲较高文化程度与较长的新生儿端粒长度显著正相关,母亲孕期夜间睡眠时长较短、孕前超重及妊娠期糖尿病与儿童三年间端粒磨损率增加显著相关。本研究为探索孕期暴露与终生疾病风险之间的潜在机制提供了新思路。第二部分孕期砷暴露与新生儿和3岁儿童端粒长度及端粒磨损的关联研究目的:评估孕早、中、晚三期孕妇尿砷代谢物浓度及砷代谢效率,探讨孕期砷暴露与新生儿和3岁儿童端粒长度及三年间端粒磨损率之间的关联。方法:研究对象为第一部分研究人群中提供了孕早、中、晚三期尿液样本的645对母亲-儿童。采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用仪（High performance liquid chromatography-inductively coupled plasma-mass spectrometry,HPLC-ICP-MS）,检测尿中砷甜菜碱（Arsenobetaine,As B）、亚砷酸盐(Arsenite,As3+)、砷酸盐(Arsenate,As5+)、一甲基砷酸（Monomethylarsonic acid,MMA）和二甲基砷酸（Dimethylarsinic acid,DMA）五种砷代谢物含量,并计算五种砷代谢效率指标:无机砷百分比i As%、MMA百分比（MMA%）、DMA百分比（DMA%）、一级甲基化指数（Primary methylation index,PMI）和二级甲基化指数（Secondary methylation index,SMI）。新生儿脐带血和3岁儿童外周血样采集方式以及白细胞相对端粒长度的测量方法同第一部分。采用广义估计方程（Generalized estimated equation,GEE）分析重复测量的孕早、中、晚期尿砷代谢物浓度及代谢效率与新生儿和3岁儿童端粒长度及三年间端粒磨损率的关联。结果:在校正混杂因素后,与孕中期尿MMA的最低三分位数浓度组相比,MMA的中间三分位浓度组和最高三分位浓度组的儿童三年间端粒磨损率分别增加9.43%（95%CI:-18.49%,-0.37%）和10.13%（95%CI:-19.40%,-0.85%）。未观察到其他尿砷代谢物浓度与儿童三年间端粒磨损率显著性关联。此外,根据三分位数将尿砷代谢效率分为三组进行分析时,与最低三分位数组相比,孕早期和中期MMA%最高三分位、孕早期i As%最高三分位和孕中期PMI最高三分位组的儿童三年间端粒磨损率分别增加12.49%（95%CI:-21.55%,-3.43%）、12.59%（95%CI:-21.70%,-3.48%）、10.02%（95%CI:-19.07%,-0.97%）和11.33%（95%CI:-20.51%,-2.14%）,而孕早期DMA%最高三分位组、孕早中晚期SMI最高三分位组儿童三年间端粒磨损率分别降低9.61%（95%CI:0.59%,18.63%）、11.83%（95%CI:2.81%,20.85%）、9.43%（95%CI:0.43%,18.44%）和9.34%（95%CI:0.27%,18.40%）。对于新生儿端粒长度,与SMI的最低三分位组相比,孕早期SMI中间三分位组的新生儿端粒长度多6.71%（95%CI:0.69%,13.08%）。对于3岁儿童端粒长度,与SMI的最低三分位组相比,孕早期SMI中间三分位组和最高三分位组、孕晚期SMI最高三分位组的3岁儿童端粒长度分别多14.40%（95%CI:2.78%,27.33%）、14.80%（95%CI:3.08%,27.85%）和17.01%（95%CI:5.05%,30.34%）。性别分层分析结果显示,孕期MMA%、i As%、DMA%和SMI与儿童三年间端粒磨损率的关联在男孩中更显著,而在女孩中,这些关联均不显著。未观察到孕早、中、晚三期尿砷代谢物浓度与新生儿及3岁儿童端粒长度之间的存在显著的统计学关联。结论:孕中期较高水平MMA暴露与儿童三年间端粒磨损率增加有关,孕期较高MMA%、i As%和PMI也与儿童三年间端粒磨损率增加有关,孕期较低DMA%和SMI与新生儿和3岁儿童较短端粒长度及儿童三年间端粒磨损率增加有关。提示孕期砷暴露及其代谢效率较低可影响生命早期端粒长度及端粒磨损率。第三部分孕期砷暴露和端粒相关基因多态性在与儿童端粒磨损关联中的交互作用目的:探讨孕期砷暴露和端粒相关基因多态性的交互作用对儿童端粒磨损的影响。方法:本部分研究对象选自第二部分中具有脐血DNA样本的346对母子,采用Illumina Human Asian Screening Array（ASA）基因芯片对脐血DNA进行全基因组分型。从经过质量控制后的分型结果中提取出与端粒长度相关的27个基因区域内的所有单核苷酸多态性（Single nucleotide polymorphism,SNP）位点,共计152个。采用广义线性回归模型分析共显性、显性、隐性和加性遗传模型中各SNP位点与儿童三年间端粒磨损率的关联。对于与端粒磨损率显著相关(PFDR＜0.05)的SNP,使用Haplo View 4.2软件计算连锁不平衡（Linkage disequilibrium,LD）,并筛选出独立SNPs（r~2＜0.8和D’＜0.8）。然后利用Genotype-Tissue Expression（GTEx）数据库分析SNPs的基因表达调控功能,筛选表达数量性状基因座（Expression quantitative trait loci,e QTL）,并结合文献报道筛选出最终的目标遗传变异。根据第二部分的结果,将孕中期尿MMA浓度按照三分位数转换为分类变量,采用广义线性回归模型分析孕中期尿MMA浓度与目标SNPs的交互作用和联合作用与儿童三年间端粒磨损率的关联。结果:基于四种遗传模型,发现有58个SNPs与儿童三年间端粒磨损率显著相关(PFDR＜0.05)。对于上述58个SNP位点,基于LD分析和e QTL分析结果,并结合文献报道筛选出9个目标遗传变异,进行后续交互作用分析。交互作用分析结果显示,孕中期尿MMA三分位和OGG1-rs1052133存在交互作用(交互作用Pint＜0.05),其余SNPs与孕中期尿MMA三分位之间的交互作用均不具有统计学显著性(Pint＞0.05)。将rs1052133基因型按照显性模型分层后,仅在携带rs1052133 GG基因型的儿童中发现孕中期尿MMA浓度与儿童三年间端粒磨损率呈显著相关(Ptrend=0.009)。在rs1052133 GG基因型携带者中,与孕中期尿MMA最低三分位相比,最高三分位组的端粒磨损率增加了72.43%（95%CI:-122.82%,-22.05%）,在携带rs1052133CG+CC基因型的儿童中未发现孕中期尿MMA与儿童三年间端粒磨损率存在显著关联。此外,联合作用分析结果显示,与孕中期尿MMA最低三分位且携带rs1052133GG基因型的儿童相比,孕中期尿MMA最高三分位且携带rs1052133为CC基因型的儿童三年间端粒磨损率增加42.26%（95%CI:-72.45%,-12.07%;P＜0.05）,孕中期尿MMA中间三分位且携带rs1052133 CG+GG基因型的儿童端粒磨损率增加26.39%（95%CI:-52.10%,-0.67%;P＜0.05）。结论:OGG1基因外显子区的rs1052133位点和孕中期尿MMA浓度对儿童三年间的端粒磨损率存在显著交互效应,孕中期尿MMA浓度对儿童三年间端粒磨损率增加的影响在携带rs1052133 GG基因型儿童中最为显著。