Prenatal and postnatal exposure to tobacco smoking and molecular signatures in children

Abstract

Maternal smoking during pregnancy (MSDP) and postnatal secondhand smoking (SHS) are ongoing public health concerns that are associated with adverse child health outcomes, but not much is known about the molecular mechanisms.

We investigated the association between MSDP and placental DNA methylation, and its link with reproductive outcomes through a meta-analysis. We identified 1224 differentially methylated CpGs in placenta, which were enriched for pathways related to inflammation, growth factors and vascularization. Moreover, the methylation of many of these CpGs was associated with gestational age and birth size.

We also investigated the association between MSDP and postnatal SHS, and different molecular layers in children: blood DNA methylation and transcription, plasma proteins, and serum and urinary metabolites. In utero exposure, was only associated with child DNA methylation, confirming a persistent MSDP-related signature on the blood epigenome. However, this imprint was not mirrored in the transcriptome. In contrast, postnatal SHS was related to protein and metabolite levels, which are more dynamic, and likely reflecting short-term exposures. Of note, the MSDP-associated methylome signature was tissue-specific.

Fumar durant l’embaràs i l’exposició a tabac passiu de manera postnatal són preocupacions en la salut pública que estan associades a conseqüències adverses en la salut infantil, però poc se sap sobre els mecanismes moleculars.

Hem investigat l’associació entre fumar durant l’embaràs i la metilació de l’ADN placentari, i la seva relació amb les conseqüències reproductives a través d’un meta-anàlisi. Hem identificat 1224 CpGs diferencialment metilats a placenta, enriquits en vies relacionades amb inflamació, factors de creixement i vascularització. A més a més, la metilació de molts CpGs està associada a l’edat gestacional i les mides al naixement.

Hem investigat també l’associació entre fumar durant l’embaràs i l’exposició a tabac passiu de manera postnatal, i diferents capes moleculars en nens: metilació de l’ADN i transcripció en sang, proteïnes en plasma, metabòlits en sèrum i orina. L’exposició uterina, estava només associada amb la metilació de l’ADN del nen, confirmant un efecte persistent del patró de l’epigenoma en sang. Tot i això, aquesta empremta no es veu reflectida en el transcriptoma. En canvi, l’exposició a tabac passiu estava relacionada amb proteïnes i metabòlits, que són més dinàmics, i reflecteixen efectes a més curt termini. Hem observat també que el patró de metilació és específic de teixit.