《Environmental Research》：Plasma organophosphate ester exposure-associated microRNA expression profiles and their functional analysis in Chinese healthy adults
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本研究首次發現低濃度有機磷酯（OPEs）暴露與血漿miRNA表達譜改變及神經相關通路富集顯著相關，提示OPEs可能通過miRNA介導神經毒性機制影響人類健康。
張旭林|張子瑞|徐宇欣|朱佳佳|陳光|曾瑞|李文婷|徐學丹|袁宇|荊濤|吳唐春|龍平平
華中科技大學同濟醫學院公共衛生學院，教育部環境與健康重點實驗室及國家環境健康重點實驗室（培育基地），職業與環境健康系，武漢，430030，中國
摘要
有機磷酸酯（OPEs）是普遍存在的環境污染物，具有潛在的健康風險。循環中的微小RNA（miRNAs）可能通過調節基因表達來介導OPEs的病理效應，但相關的人類研究有限。我們在2021年6月至7月期間進行了一項橫斷面研究，調查了156名來自中國十堰市健康檢查中心的健康成年人血漿中13種OPEs與miRNA譜型的關聯（十堰多組學研究）。參與者年齡在20至70歲之間，無心血管疾病、癌癥、急性感染或近期使用抗炎藥物的歷史。通過線性回歸分析，發現苯基二苯基磷酸（CDPP）、三（2-氯乙基）磷酸（TCEP）和三異丁基磷酸（TiBP）分別與55種、10種和9種血漿miRNAs相關。基于潛變量的混合模型顯示，CDPP-TiBP-TCEP潛變量與miR-449c-5p和miR-548e-5p的下調以及miR-4433b-5p、let-7d-3p、let-7g-5p、miR-3140-3p、miR-223-5p、let-7b-3p和miR-361-5p的上調有關。此外，我們還觀察到血漿和白細胞中miR-223-5p、let-7b-3p、let-7d-5p和miR-4433b-5p水平之間存在顯著相關性，這支持白細胞可能是血漿miRNAs的潛在生物來源。通過將白細胞mRNA測序數據與京都基因與基因組百科全書（KEGG）、基因本體論（GO）數據庫和Hallmark基因集結合，功能注釋顯示這些miRNAs富集在與β-淀粉樣蛋白代謝過程、軸突導向和膠質瘤相關的通路中，提示OPEs在人體內可能具有神經毒性作用。本研究首次確定了與微量OPEs暴露相關的血漿miRNA譜型，強調了低水平OPEs暴露對神經調節的潛在公共衛生影響。
引言
有機磷酸酯（OPEs）常被用作阻燃劑和增塑劑，由于對其持久性和生物累積性的擔憂，它們已成為多溴聯苯醚（PBDEs）的替代品（Dou和Wang，2023；Bi等人，2023；Wei等人，2015）。隨著其全球消費量的增加，最近的數據表明過去十年人類OPEs暴露水平顯著上升（Li等人，2025；Que等人，2025）。由于OPEs的快速和廣泛使用，它們在多種環境介質中頻繁被檢測到，包括空氣（Lv等人，2022；Tao等人，2022）、灰塵（Liu等人，2023；Liu和Mabury，2019）、水（Huang等人，2024）和土壤（Huang等人，2024；Sun和Zhu，2021），以及各種人體樣本中，包括血液（Gao等人，2020；Li等人，2024；X. Wang等人，2020b；Ya等人，2019）、尿液（Ding等人，2019；Jia等人，2024；Yu等人，2022）、母乳（Chen等人，2021）和頭發（Tang等人，2021）。重要的是，最近在人類腦脊液中檢測到了OPEs及其代謝物，這直接證明了它們能夠穿過血腦屏障并進入中樞神經系統（S. Huang等人，2025）。
OPEs在人體血漿中仍然可檢測到，因為它們的估計消除半衰期從幾天到幾周不等（X. Wang等人，2020a）。具體來說，如三（2-丁氧基乙基）磷酸（TBOEP）和三正丁基磷酸（TnBP）等芳基OPEs，以及三苯基磷酸（TPHP）等烷基OPEs的半衰期約為4至10天，而氯化OPEs，包括三（2-氯異丙基）磷酸（TCPP）、三（2-氯乙基）磷酸（TCEP）和三（1,3-二氯-2-丙基）磷酸（TDCIPP）的半衰期更長，介于15至54天之間（X. Wang等人，2020a）。盡管存在這些差異，但在日常普遍暴露下，血漿濃度可以通過反映攝入與消除之間的動態平衡來捕捉相對的內部負擔（Alves等人，2014），蛋白質結合可能有助于檢測到循環水平（Du等人，2024；X. Wang等人，2020a）。與此一致，先前的研究報告了選定OPEs在幾周內的中等時間重復性（ICCs）（Wang等人，2019a）。此外，血漿分析通過檢測母體化合物提供了更高的特異性，并直接代表了與健康結果相關的生物有效劑量（Ballesteros-Gómez等人，2015b，2015a；Phillips等人，2018）。這些特征反映在各種流行病學研究中報告的OPEs高檢出率中（Gao等人，2020；Hou等人，2020；Li等人，2024；X. Wang等人，2020b；Ya等人，2019），強調了監測這些化合物在人體血漿中的重要性。
雖然傳統上認為OPEs不具有持久性，但越來越多的證據表明它們與負面健康效應有關，包括乳腺癌和宮頸癌（Liu等人，2021）、高血壓（Li等人，2020）和2型糖尿病（Ding等人，2023），即使在相對較低的暴露水平下也是如此。此外，新興的流行病學證據特別將OPEs暴露與認知障礙和神經發育缺陷聯系起來，強調了它們在神經退行性過程中的潛在作用（Ames等人，2025；Liu等人，2026；Zhang等人，2025）。機制研究表明，氧化應激、DNA損傷和脂質過氧化，以及涉及C反應蛋白和單核細胞的系統性炎癥反應可能是OPEs毒性的關鍵機制（Yao等人，2021；Q. Huang等人，2025）。然而，OPEs發揮毒性的確切分子機制仍不清楚。
微小RNA（miRNAs）是轉錄后調節基因表達的小型非編碼RNA，在細胞對環境暴露的反應和疾病過程中起著關鍵作用（Abolhasanzadeh等人，2024）。一個miRNA可以調節數百種mRNA，使得綜合miRNA-mRNA分析成為捕捉復雜生物反應的強大工具（Wang等人，2015）。越來越多的證據表明，miRNAs介導了環境污染物（如雙酚A（Chou等人，2017）、多種金屬（Chen等人，2019）和鄰苯二甲酸酯（Martínez-Ibarra等人，2019）與疾病（如子宮內膜癌（Chou等人，2017）、肺癌發生（Chen等人，2019）和代謝疾病（Martínez-Ibarra等人，2019）之間的關系。循環中的miRNAs作為生物標志物特別有吸引力，因為它們在體液中的穩定性、對早期病理變化的敏感性以及在大規模流行病學研究中的成本效益測量潛力（Sanlialp等人，2020）。此外，血漿和白細胞miRNA水平之間的強相關性表明白細胞可能是循環miRNAs的關鍵來源，從而提供了內部暴露與系統反應之間的機制聯系（Chen等人，2008；Pritchard等人，2012；Yan等人，2016）。
目前，主要在動物模型中報告了OPEs引起的miRNA變化，如斑馬魚（Tran等人，2021；Tran和Kim，2020）和中國稀有鰷魚（Hong等人，2019），觀察到的miRNA變化與細胞信號傳導和代謝途徑有關。然而，不同物種之間的發現并不一致。據我們所知，之前沒有基于人群的人類研究評估過OPEs與miRNAs的關聯。鑒于人類接觸的是OPEs的復雜混合物，評估個體和聯合效應對于理解其生物學影響至關重要（Yan等人，2022）。
在這項研究中，我們調查了156名健康成年人血漿中13種OPEs濃度與血漿miRNA表達水平之間的關聯。我們進一步使用潛變量建模探討了混合物效應，并通過整合白細胞miRNA和mRNA表達數據與公開可用資源，研究了所識別miRNAs的潛在來源和生物學功能。總體而言，這項工作提供了首個基于人群的證據，表明血漿OPEs暴露可以改變循環miRNA譜型及相關通路，為這些新興污染物的潛在公共衛生風險提供了新的見解。
2021年6月至7月期間，本研究在中國湖北省十堰市的一個健康檢查中心招募了160名健康個體（十堰多組學研究）。所有參與者均無已診斷的腫瘤或心血管疾病，并且在納入研究前兩周內沒有感染。人口統計數據通過選定的志愿者完成的問卷收集。關于該人群的先前發表的詳細信息見之前的研究（Li等人，2022）。
表1總結了十堰多組學研究參與者的特征。所有參與者的平均年齡為41.89歲，其中48.71%為男性。當前吸煙者和當前飲酒者分別占參與者的14.74%和30.12%。為了進一步分析，僅納入了檢測頻率超過60%的OPEs。TCEP、TPHP、TPrP和CDPP的幾何平均濃度分別為0.004、0.04、0.11和0.03 ng/mL。
本研究首次提供了基于人群的證據，將多種OPEs的血漿濃度與人體循環miRNA譜型聯系起來。單種和混合物分析（CDPP、TiBP和TCEP）均發現了一致的失調，表現為miR-449c-5p和miR-548e-5p的下調以及miR-4433b-5p、miR-3140-3p、miR-223-5p、miR-361-5p和幾個let-7家族成員的上調。通路富集表明這些miRNAs參與了β-淀粉樣蛋白代謝過程和淀粉樣前體蛋白的相關途徑。
總之，這項研究提供了新的基于人群的證據，表明即使是在微量水平下，多種OPEs的暴露也與循環miRNAs的變化有關，這些miRNAs參與了β-淀粉樣蛋白代謝過程、淀粉樣前體蛋白分解過程、軸突導向和膠質瘤。這些發現將毒理學觀察擴展到人類群體，并強調了循環miRNAs作為環境誘導的神經毒性的有希望的生物標志物。未來的縱向和多組學研究將進一步探討這些機制。
李文婷：研究、數據管理。
陳光：方法學、研究。
曾瑞：研究。
荊濤：寫作——審閱與編輯、概念化。
吳唐春：寫作——審閱與編輯、監督、資源管理、項目管理、資金獲取、概念化。
徐學丹：研究、數據管理。
袁宇：寫作——審閱與編輯、概念化。
徐宇欣：數據管理。
朱佳佳：方法學、研究。
龍平平：寫作——審閱與編輯。
Huang等人，2024；Huang等人，2025；Huang等人，2025。
作者聲明他們沒有已知的競爭性財務利益或個人關系可能影響本文所述的工作。
作者衷心感謝所有參與這項研究的個人。我們感謝華中科技大學同濟醫學院環境與健康重點實驗室的寶貴支持。本研究得到了國家自然科學基金（82021005、81930092和82192903）和湖北石鎮實驗室（HSL2024SX0003）首席科學家研究項目的支持。
