Background Parkinson’s disease (PD) is a disease of the central nervous system that progressively affects the motor system. Epidemiological studies have provided evidence that exposure to agriculture-related occupations or agrichemicals elevate a person’s risk for PD. Here, we sought to examine the possible epigenetic changes associated with working on a plantation on Oahu, HI and/or exposure to organochlorines (OGC) in PD cases. Results We measured genome-wide DNA methylation using the Illumina Infinium HumanMethylation450K BeadChip array in matched peripheral blood and postmortem brain biospecimens in PD cases (n = 20) assessed for years of plantation work and presence of organochlorines in brain tissue. The comparison of 10+ to 0 years of plantation work exposure detected 7 and 123 differentially methylated loci (DML) in brain and blood DNA, respectively ( p < 0.0001). The comparison of cases with 4+ to 0–2 detectable levels of OGCs, identified 8 and 18 DML in brain and blood DNA, respectively ( p < 0.0001). Pathway analyses revealed links to key neurotoxic and neuropathologic pathways related to impaired immune and proinflammatory responses as well as impaired clearance of damaged proteins, as found in the predominantly glial cell population in these environmental exposure-related PD cases. Conclusions These results suggest that distinct DNA methylation biomarker profiles related to environmental exposures in PD cases with previous exposure can be found in both brain and blood.

中文翻译：

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对患有帕金森病和接触有机氯的日本移民种植园工人进行全基因组表观遗传分析，揭示可能涉及神经毒性的神经胶质基因和通路

背景 帕金森病 (PD) 是一种逐渐影响运动系统的中枢神经系统疾病。流行病学研究提供的证据表明，从事与农业有关的职业或农用化学品会增加一个人患 PD 的风险。在这里，我们试图检查在 PD 病例中与在瓦胡岛种植园工作和/或接触有机氯 (OGC) 相关的可能的表观遗传变化。结果 我们使用 Illumina Infinium HumanMethylation450K BeadChip 阵列测量了 PD 病例 (n = 20) 中匹配的外周血和死后大脑生物样本中的全基因组 DNA 甲基化，评估了多年的种植工作和脑组织中有机氯的存在。比较 10 年以上到 0 年的种植园工作暴露，在大脑和血液 DNA 中检测到 7 和 123 个差异甲基化位点 (DML)，分别 ( p < 0.0001)。比较具有 4+ 和 0-2 可检测水平的 OGC 的病例，分别在大脑和血液 DNA 中鉴定出 8 和 18 个 DML (p < 0.0001)。通路分析揭示了与免疫和促炎反应受损以及受损蛋白质清除受损相关的关键神经毒性和神经病理学通路的联系，如在这些与环境暴露相关的 PD 病例中主要神经胶质细胞群中发现的那样。结论 这些结果表明，在既往有暴露的 PD 病例中，大脑和血液中都可以发现与环境暴露相关的不同 DNA 甲基化生物标志物谱。通路分析揭示了与免疫和促炎反应受损以及受损蛋白质清除受损相关的关键神经毒性和神经病理学通路的联系，如在这些与环境暴露相关的 PD 病例中主要神经胶质细胞群中发现的那样。结论 这些结果表明，在既往有暴露的 PD 病例中，大脑和血液中都可以发现与环境暴露相关的不同 DNA 甲基化生物标志物谱。通路分析揭示了与免疫和促炎反应受损以及受损蛋白质清除受损相关的关键神经毒性和神经病理学通路的联系，如在这些与环境暴露相关的 PD 病例中主要神经胶质细胞群中发现的那样。结论 这些结果表明，在既往有暴露的 PD 病例中，大脑和血液中都可以发现与环境暴露相关的不同 DNA 甲基化生物标志物谱。