生命早期低剂量双酚A暴露导致成年后骨髓转录组广泛女性雄性化与男性雌性化

本刊推荐：为解决环境内分泌干扰物双酚A(BPA)低剂量暴露的长期健康风险问题，研究人员开展发育期BPA暴露对成年大鼠骨髓转录组及血液代谢谱影响的机制研究。发现低于欧盟安全限值8倍的BPA暴露即可引起显著的性别特异性效应：雌性呈现低代谢癌症样状态，雄性表现为高代谢自身免疫样状态，其血液代谢特征与人类代谢综合征(MetS)高度重叠。该研究为EFSA基于T细胞毒性大幅降低BPA每日容许摄入量提供了关键证据。

在塑料时代无处不在的环境污染物中，双酚A(Bisphenol A, BPA)尤为令人担忧。这种年产数百万吨的化学物质不仅是聚碳酸酯塑料和环氧树脂的关键原料，更是一种公认的内分泌干扰物(EDC)，能够干扰雌激素、甲状腺激素、视黄醇和雄激素的正常功能。更令人不安的是，BPA能够穿越胎盘屏障，在脐带血、胎儿组织、胎盘和羊水中被检测到，意味着生命最早期的暴露就可能发生。

以往研究表明，生命早期暴露于低剂量BPA与代谢疾病的发展密切相关，而骨髓可能是BPA特别敏感的靶器官。尽管美国CLARITY-BPA大型合作项目揭示了发育期BPA暴露对多个器官系统的性别特异性影响，但骨骼组织并未被纳入该研究计划。这留下了一个重要的知识空白，因为骨骼不仅是支撑身体的框架，还是积极参与全身代谢的活跃器官——其葡萄糖摄取能力相当于甚至超过肝脏、肌肉和白色脂肪组织，在脂质摄取方面仅次于肝脏。

为了解决这一科学问题，来自瑞典乌普萨拉大学的研究团队开展了一项精心设计的动物实验。他们让妊娠 Fischer 344 大鼠从妊娠第3.5天到产后第22天通过饮用水暴露于两种剂量的BPA：0.5μg/kg体重/天(相当于人类日常暴露水平)和50μg/kg体重/天(2015年被认为安全的剂量)。研究人员在子代大鼠最后一次暴露48周后(相当于成年期)评估了骨髓转录组和血液代谢组/脂质组的长期变化，并将这些发现与人类代谢综合征(MetS)的代谢特征进行了比较。

研究团队运用了多项先进技术方法：通过骨髓微阵列转录组分析检测基因表达变化；利用液相色谱-质谱联用(LC-MS)技术进行血浆脂质组学分析；采用核磁共振(NMR)代谢组学技术分析血浆代谢物和脂蛋白谱；使用酶联免疫吸附测定(ELISA)和多重免疫分析面板检测细胞因子和代谢调节因子；并基于人类EpiHealth队列研究(包含2342名45-75岁参与者)的数据进行人类MetS的代谢特征分析。

低剂量BPA暴露显示性别特异性而非剂量特异性效应 on the bone marrow transcriptome

研究结果显示，发育期低剂量BPA暴露对成年大鼠骨髓转录组产生了意想不到的广泛性别偏倚效应。微阵列分析发现了大量差异表达基因(DEGs)，最显著的模式是BPA暴露减少了性别差异——暴露组与异性对照之间的DEG数量减少了27-67%。更重要的是，高剂量BPA组(BPA50)比低剂量组(BPA50)更接近异性对照的表达模式，表明BPA50在引起女性雄性化和男性雌性化方面更为有效。

BPA暴露对骨髓性别偏倚基因产生广泛影响

聚焦于BPA的性别偏倚效应，研究发现24-38%的BPA诱导DEGs与性别偏倚基因重叠。在BPA暴露的雌性中，79-88%的这些基因朝着与雌雄对照比率相反的方向调控，表明高度雄性化；而在暴露的雄性中，86-89%的基因调控与雌性/雄性对照比率相似，表明高度雌性化。BPA在雌性中普遍下调基因表达水平(减少65-71%)，而在雄性中则增加表达(增加69%)。

骨髓转录组生物信息学预测临床化学检验

生物信息学分析显示，低剂量BPA暴露的雌性DEG模式提示癌症是顶级相关疾病，伴随钾和炎症的临床化学变化。确实，BPA暴露雌性显示钾水平升高(p=0.039)以及TIMP1(p=0.019)和TNF(p=0.015)水平增加。对于雄性，生物信息学提示炎症反应为顶级疾病，伴随AST(天冬氨酸转氨酶)和ALT(丙氨酸转氨酶)水平改变——AST降低(p=0.016)而ALT升高(p=0.029)。

血浆脂质组、NMR代谢分析和ELISA代谢面板结果

脂质组学分析显示，雄性BPA暴露组血液脂质谱发生显著变化，表现为溶血磷脂酰胆碱(LPC)、磷脂酰胆碱/卵磷脂(PC)、甘油磷脂(PG)和磷脂酰肌醇(PI)分子减少，而甘油三酯(TG)水平未受影响。雌性组仅显示长链TG减少的趋势。NMR代谢分析发现，雌性BPA暴露组乳酸(p=0.0028)、丙氨酸(Ala, p=0.026)、苯丙氨酸(Phe, p=0.037)和酪氨酸(Tyr, p=0.038)增加，而乙酸(p=0.0028)和葡萄糖(p=0.012)减少。雄性组显示异亮氨酸(Ile, p=0.036)增加而甲酸盐(p=0.049)减少。ELISA分析进一步显示仅雌性BPA暴露组胰岛素水平增加(p=0.028)。

人类MetS血浆代谢特征揭示相似性与差异性

人类数据分析显示，女性和男性MetS具有高度相似的代谢模式。顶级变化主要是HDL颗粒(中/大/极大)和VLDL(小/中)中的胆固醇种类和磷脂减少，伴随Apo-A1降低；其次是所有脂质颗粒中TG含量增加，以及亮氨酸、葡萄糖、异亮氨酸、Apo-B/Apo-A1比率、Apo-B、丙氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸和乳酸水平升高，而谷氨酰胺、柠檬酸盐和乙酸水平降低。

低剂量发育BPA暴露与大鼠血浆代谢特征与人类MetS重叠

最终分析显示，BPA诱导的雄性大鼠代谢特征与人类MetS显著重叠，8个参数中有6个对齐良好。在雌性大鼠中，6个BPA诱导变化中有5个与人类MetS对齐。唯一不一致的参数是葡萄糖——在人类MetS中通常升高，而在BPA暴露雌性大鼠中降低。总体而言，雄性大鼠总变化中有87%与人类MetS顶级特征重叠，雌性大鼠为83%。

研究结论与讨论部分强调，发育期低剂量BPA暴露可能在生命后期诱导性别特异性的长期代谢效应。BPA引起广泛的女性雄性化和男性雌性化，表现为雌性向低代谢癌症样状态发展，而雄性向高代谢自身免疫样状态发展。这些效应与人类代谢综合征的代谢特征高度重叠，为环境污染物参与代谢疾病发展提供了机制性解释。

该研究的重要意义在于揭示了骨髓作为代谢调节器官和BPA敏感靶点的重要性，证明了低于当前安全限值(欧盟EFSA临时TDI的八分之一)的BPA暴露即可产生显著的生物学效应，支持了EFSA基于T细胞毒性大幅降低BPA每日容许摄入量的科学决定。研究结果强烈表明，减少食品和饮料容器中的BPA使用有助于预防这些不良健康结局。

这些发现还提示了环境内分泌干扰物可能通过表观遗传机制影响发育编程，导致终身代谢紊乱，为理解代谢性疾病的发育起源提供了新的视角。特别值得注意的是，研究显示的性别特异性效应模式强调了在环境健康风险评估中考虑性别差异的重要性，也为开发性别特异性的预防和干预策略提供了科学依据。