邻苯二甲酸酯暴露作为妊娠期糖尿病风险因素：流行病学与人肝类器官研究的整合证据

《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Phthalates exposure as a risk factor for gestational diabetes mellitus: Integrated evidence from epidemiological and human liver organoids studies

本研究针对妊娠期糖尿病(GDM)发病率上升与环境风险因素关联不明的现状，通过整合流行病学和毒理学研究，首次利用人肝类器官模型揭示邻苯二甲酸酯代谢物MEHP和MBP通过调控糖代谢关键通路诱导胰岛素抵抗的新机制，为GDM的环境病因学提供重要证据。

　　

随着全球妊娠期糖尿病(GDM)发病率持续攀升（约影响14%的妊娠），探索其环境致病因素已成为公共卫生领域的重要课题。GDM不仅增加孕妇妊娠期高血压、剖宫产和产后2型糖尿病(T2DM)风险，更与子代长期肥胖和代谢综合征密切相关。尽管胰岛素抵抗被认为是GDM的核心发病机制，但传统研究多聚焦遗传和生活方式因素，对环境内分泌干扰物特别是邻苯二甲酸酯的关注相对不足。这类广泛存在于塑料制品、化妆品和医疗器械中的化学物质，能否通过干扰代谢稳态诱发GDM，既往流行病学研究却得出了相互矛盾的结论——有些显示正相关，有些甚至发现负相关，使得因果关系难以确立。

为破解这一科学难题，发表于《Ecotoxicology and Environmental Safety》的研究创新性地采用"人群-实验室"双轨研究策略。研究人员首先在山东枣庄妇幼保健院招募200名孕妇（102例GDM患者与98名健康对照）建立病例对照队列，通过超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)技术精准检测血清中10种邻苯二甲酸酯代谢物水平。继而建立人肝类器官模型，结合高内涵成像技术(HCI)和RNA测序等前沿方法，系统探究了关键代谢物对肝脏能量代谢的干扰机制。

关键技术方法包括：①病例对照研究（200名孕妇血清样本采集与代谢物检测）；②人肝类器官模型的建立与表征；③高内涵成像分析（葡萄糖摄取、脂滴染色及蛋白表达定量）；④RNA测序与生物信息学分析（差异基因筛选、KEGG/GO富集分析）；⑤代谢物检测（乳酸/丙酮酸含量测定）。

3.1. 邻苯二甲酸酯暴露与妊娠期糖尿病(GDM)的关联

研究发现GDM患者血清中单丁基邻苯二甲酸酯(MBP)、单乙基己基邻苯二甲酸酯(MEHP)、单乙基邻苯二甲酸酯(MEP)和单苄基邻苯二甲酸酯(MBzP)水平显著高于健康对照，其中MBP平均浓度达412 ng/mL，提示内暴露水平与GDM风险存在正相关。

3.2. 邻苯二甲酸酯代谢物MEHP和MBP对人肝类器官的影响

人肝类器官在100 μM以上浓度出现明显结构坍塌，且对MEHP/MBP的敏感性显著高于HepG2细胞系，证实类器官模型在毒性评估中的优势。

3.3. MEHP和MBP增强人肝类器官的葡萄糖摄取和脂质积累

通过2-NBDG探针和脂滴染色发现，MEHP和MBP（2-50 μM）以剂量依赖方式促进葡萄糖摄取和脂质沉积，其中MEHP作用更为显著。

3.4. MEHP和MBP上调胰岛素抵抗相关信号通路

转录组分析显示，两种代谢物共同调控64%的差异基因，糖酵解/糖异生和HIF-1信号通路成为最显著富集的KEGG通路。GSEA分析进一步揭示mTOR信号通路和胰岛素抵抗通路被显著激活。

3.5. MEHP和MBP选择性增强人肝类器官的糖酵解

代谢通路映射发现：糖酵解关键基因(HK2、PFKFB3等)上调，而三羧酸循环(TCA)和磷酸戊糖途径(PPP)相关基因被抑制。蛋白水平验证显示己糖激酶2(HK2)和6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酶3(PFKFB3)表达增加，葡萄糖-6-磷酸酶(G6PC)下降。

3.6. MEHP和MBP促进丙酮酸分解代谢和乳酸积累

乳酸脱氢酶A(LDHA)表达上调伴随培养基中丙酮酸下降和乳酸升高，证实代谢流向乳酸发酵倾斜。这种"有氧糖酵解"现象与肥胖诱导的胰岛素抵抗机制高度吻合。

3.7. 人肝类器官与HepG2细胞系对MEHP的差异响应

类器官中669个基因表达改变，而HepG2仅105个，且仅4个基因重叠（0.5%）。特别值得注意的是，MEHP在类器官中抑制TCA循环和氧化磷酸化(OXPHOS)，在HepG2中却呈现激活作用，凸显类器官模型在模拟人类代谢应答方面的优越性。

研究结论深刻揭示了邻苯二甲酸酯暴露与GDM风险的潜在因果关系：人群研究发现四种代谢物在GDM患者血清中显著升高；机制研究首次阐明MEHP/MBP通过重编程肝细胞能量代谢（促进糖酵解、抑制氧化代谢、诱导乳酸堆积）进而诱发胰岛素抵抗。特别值得关注的是，肝类器官表现出的代谢敏感性远高于传统HepG2模型，为环境污染物健康风险评估提供了更可靠的实验平台。

讨论部分指出，该研究将流行病学证据与人类源性模型机制探索相结合，突破了既往研究依赖动物模型存在种属差异的局限。发现的代谢重编程现象（HIF-1通路激活、mTOR信号上调等）不仅为理解邻苯二甲酸酯的代谢干扰作用提供了新视角，更提示乳酸代谢异常可能是连接环境暴露与GDM发病的关键环节。尽管存在地理局限性、暴露浓度高于实际水平等限制，但这项研究为制定GDM的环境干预策略提供了重要科学依据，强调在孕期等代谢敏感期加强邻苯二甲酸酯暴露防控的紧迫性。