BPF暴露与TLR4 rs4986790交互作用调控不明原因流产的机制研究

《Drug Resistance Updates》：Interactive effects of Bisphenol F exposure and TLR4 rs4986790 on unexplained miscarriage

本研究针对不明原因流产（UM）病因不清的难题，探讨了环境污染物双酚F（BPF）暴露与TLR4基因rs4986790多态性（A896G）的交互作用。通过病例对照研究、小鼠模型和细胞实验，发现BPF暴露与TLR4-A基因型协同增加UM风险，其机制在于TLR4-A与β2GPI结合更强，且BPF通过上调FOXP3增强TLR4转录及β2GPI膜丰度，进而抑制滋养细胞迁移/侵袭关键蛋白MMP9和RAC1的表达。该研究为解析基因-环境互作在疾病中的作用提供了新范式，对流产的精准防治具有重要意义。

　　

在全球范围内，大约15%-25%的孕妇会经历自然流产，其中约有1%-5%会遭受复发性流产（RM）的困扰。然而，令人困惑的是，近一半的流产病例在临床上找不到明确的原因，如染色体异常、内分泌疾病或感染等，这类流产被归类为不明原因流产（UM）。这不仅给无数家庭带来巨大痛苦，也对全球生殖健康构成了严峻挑战。传统研究多聚焦于遗传或环境因素的独立作用，但越来越多的证据表明，基因与环境的复杂交互（Gene-Environment Interactions）可能是解开许多复杂疾病，包括UM在内的关键钥匙。

在此背景下，双酚A（BPA）的类似物双酚F（BPF）作为一种新兴的高暴露环境污染物，其潜在的生殖毒性，特别是与流产的关联，尚未被充分阐明。同时，Toll样受体4（TLR4）基因上的一个常见单核苷酸多态性（SNP）位点rs4986790（A896G，对应氨基酸替换D299G）已被报道与免疫调节和妊娠疾病相关，但其与UM的关系存在矛盾，且其与BPF暴露是否存在交互作用更是未知领域。为了填补这一空白，一项发表在《Drug Resistance Updates》上的研究应运而生，旨在从流行病学、功能和机制三个层面，系统揭示BPF暴露与TLR4 rs4986790如何交互调控滋养细胞功能并最终导致UM。

为了回答这一科学问题，研究人员整合了多种研究策略。首先，他们开展了一项病例对照研究，招募了77名UM患者和128名健康对照（HC）女性，收集尿液样本检测BPF浓度，并分析绒毛组织中TLR4的基因转录型（Transcriptype）和蛋白表达。其次，构建了BPF暴露的孕鼠模型，观察流产率、胎盘形态及关键蛋白表达变化，并利用TLR4敲低（Knockdown）和敲除（KO）小鼠验证其必要性。在细胞水平，研究人员使用了人滋养细胞系HTR-8/SVneo，通过慢病毒转导构建了稳定表达TLR4-A或TLR4-G的细胞模型，并利用这些模型进行转录组测序（RNA-Seq）、蛋白质印迹（Western Blot）、免疫共沉淀（Co-IP）、染色质免疫沉淀（ChIP）、伤口愈合和Transwell实验等功能学验证。此外，还结合了生物信息学分析、分子对接和分子动力学模拟等计算生物学方法，深入探究了BPF、TLR4变异体与β2GPI之间的相互作用机制。

Section I. 流行病学和小鼠模型研究：BPF暴露和TLR4 rs4986790交互调控不明原因流产的发生

研究人员发现，UM患者尿液中的BPF浓度中位数显著高于HC组。多因素逻辑回归分析证实，较高的BPF暴露水平是UM的独立危险因素。同时，转录组测序和实验验证表明，TLR4是UM绒毛组织和BPF暴露滋养细胞中共同差异表达的关键基因，且其蛋白水平在UM组织中显著升高。对TLR4 rs4986790位点的分析显示，携带TLR4-A转录型的女性其流产风险显著高于携带TLR4-A/G或G转录型的女性。更重要的是，交互作用分析揭示，BPF暴露与TLR4-A转录型存在相乘性交互作用，即携带TLR4-A基因型且BPF暴露水平高的女性，其UM风险最高。在动物实验中，BPF暴露可导致孕鼠流产率升高，并上调胎盘组织中Tlr4（小鼠TLR4同源物）的表达；而敲低或敲除Tlr4则能显著缓解BPF诱导的流产，证实了TLR4在BPF致流产过程中的关键作用。

Section II. 细胞功能：BPF暴露和TLR4 rs4986790交互调控人滋养细胞迁移/侵袭

滋养细胞的迁移和侵袭能力对胚胎成功植入和维持妊娠至关重要。转录组学分析提示，细胞迁移/侵袭是BPF暴露和UM中最受影响的生物学过程之一。功能实验证实，BPF暴露确实能剂量依赖性地抑制HTR-8/SVneo细胞的迁移和侵袭能力，并下调迁移关键蛋白MMP9和RAC1的表达。为了探究TLR4不同变异体的功能差异，研究人员构建了分别过表达TLR4-A和TLR4-G的滋养细胞系。结果发现，与TLR4-G相比，TLR4-A本身对细胞迁移/侵袭的抑制能力更强，并能更显著地下调MMP9和RAC1蛋白水平。当引入BPF暴露后，TLR4-A细胞对BPF的敏感性远高于TLR4-G细胞，表现为迁移/侵袭能力和MMP9/RAC1蛋白水平受到更严重的抑制。这表明BPF暴露与TLR4基因型之间存在明显的交互效应，共同决定滋养细胞的功能状态。

Section III. 潜在机制：BPF暴露和TLR4 rs4986790交互调控TLR4和β2GPI蛋白相互作用

机制探索表明，TLR4-A与炎症介质β2GPI的相互作用强度远高于TLR4-G，这源于D299G突变导致的TLR4蛋白结构稳定性差异。分子动力学模拟显示，BPF暴露能进一步增强β2GPI与TLR4-A的结合稳定性，但却轻微削弱其与TLR4-G的结合。实验验证（Co-IP）证实，在细胞和人类绒毛组织中，BPF暴露能特异性增强β2GPI与TLR4-A的蛋白互作，而对TLR4-G的影响较小。进一步机制研究发现，BPF通过上调转录因子FOXP3的表达，进而促进FOXP3与TLR4启动子区域的结合，最终上调TLR4的转录和蛋白表达。同时，BPF还能增加β2GPI在细胞膜上的丰度。这两方面变化共同导致了在BPF暴露下，TLR4-A细胞中TLR4-β2GPI信号通路被异常强化，从而更有效地抑制下游MMP9和RAC1的表达，损害细胞迁移/侵袭。在人类绒毛组织和小鼠胎盘组织中，也观察到了BPF暴露水平与TLR4-A-β2GPI相互作用强度、以及后者与MMP9/RAC1表达负相关的证据，完美印证了细胞层面的发现。

该研究的结论清晰地勾勒出BPF暴露致UM的一条新通路：环境污染物BPF通过上调转录因子FOXP3，增加TLR4的表达；同时增加β2GPI在膜上的分布。由于TLR4-A变异体与β2GPI的天然结合力强于TLR4-G变异体，BPF暴露进一步放大了这种差异，导致在携带TLR4-A基因型的个体中，TLR4-β2GPI信号通路过度激活，进而更强力地抑制对胎盘形成至关重要的滋养细胞迁移/侵袭能力（通过下调MMP9和RAC1），最终增加流产风险。

这项研究的意义重大。它不仅首次在流行病学、动物模型和细胞机制水平上提供了BPF暴露与TLR4基因多态性交互作用导致UM的坚实证据，更重要的是，它为解决“基因-环境”互作这一复杂生物学问题提供了一个可借鉴的综合研究范式。该发现强调了对具有特定遗传背景（如TLR4-A）的孕妇进行环境污染物（如BPF）暴露监控和干预的重要性，为流产的精准预防提供了科学依据。此外，研究所揭示的TLR4/β2GPI/MMP9/RAC1轴也可能成为未来治疗UM的潜在靶点。随着环境污染物日益多样化和全球化，理解基因如何调控个体对环境毒物的易感性，对于保障生殖健康、实现精准医学具有深远的影响。