基于网络毒理学与分子对接揭示DEHP/BPA暴露致多囊卵巢综合征的潜在靶点与机制

《Journal of Ovarian Research》：Unveiling the potential targets and mechanisms of DEHP/BPA exposure on PCOS: insights from network toxicology and molecular docking

本研究针对环境内分泌干扰物DEHP/BPA在多囊卵巢综合征(PCOS)发病机制中的作用机制不明确的问题，采用网络毒理学与分子对接技术，系统筛选出26个DEHP-PCOS靶点和21个BPA-PCOS靶点，鉴定PTGER3、SOX15、TOP2A、CCNB1、BCL2、CYP19A1等6个核心靶点，发现其显著富集于类固醇激素合成、p53信号通路等关键通路，并通过分子对接验证了DEHP/BPA与核心靶点的高亲和力结合，为阐明EDCs诱发PCOS的分子机制提供了新视角。

　　

在全球范围内，多囊卵巢综合征(PCOS)困扰着6%-20%的育龄期女性，成为导致女性不孕的主要原因之一。这种复杂的内分泌代谢疾病以排卵障碍、临床或生化高雄激素血症以及卵巢多囊样改变为特征，常伴随2型糖尿病和心血管疾病等代谢并发症。尽管遗传易感性和生活方式因素已被广泛研究，但环境内分泌干扰物(EDCs)作为PCOS发病的重要环境触发因素，其作用机制尚不明确。邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)和双酚A(BPA)作为广泛存在的塑料增塑剂，通过医疗器械、食品容器和消费品包装等途径持续进入人体，表现出雌激素样和抗雄激素活性，可能通过干扰内分泌信号传导参与PCOS的发病过程。

为系统阐明DEHP/BPA暴露影响PCOS的潜在靶点与分子机制，Li等研究人员在《Journal of Ovarian Research》上发表了一项整合网络毒理学与分子对接的研究。该研究通过整合多个公共数据库和转录组数据，结合分子对接验证和实验验证，深入探讨了DEHP/BPA在PCOS发生发展中的毒性作用机制。

研究人员采用了几项关键技术方法：通过Gene Expression Omnibus(GEO)数据库获取PCOS相关的基因表达数据集(GSE106724和GSE137684)，利用limma包进行差异表达分析；从Comparative Toxicogenomics Database(CTD)、EPA CompTox Chemicals Dashboard和SwissTargetPrediction等多个数据库获取DEHP/BPA的潜在作用靶点；使用STRING数据库构建蛋白相互作用(PPI)网络，并通过Cytoscape的CytoNCA插件识别核心靶点；采用ClusterProfiler包进行GO和KEGG通路富集分析；运用AutoDock Vina进行分子对接验证；同时使用PCOS小鼠模型和来自20例PCOS患者及20例对照者的人类颗粒细胞进行实验验证。

识别差异表达基因(DEGs)

研究首先对GSE106724和GSE137684两个数据集进行批次效应校正和整合分析，共鉴定出305个PCOS相关差异表达基因，其中159个上调基因和146个下调基因。火山图和热图分析显示这些基因在PCOS患者和对照组间呈现显著差异表达模式。

鉴定DEHP/BPA与PCOS的共同靶点

通过综合查询CTD、EPA CompTox和SwissTargetPrediction数据库，研究人员分别确定了5004个DEHP靶点和10847个BPA靶点。与5861个PCOS相关靶点交叉分析后，发现26个DEHP-PCOS共同靶点和21个BPA-PCOS共同靶点，揭示了化学物质特异的病理汇聚网络。

蛋白相互作用(PPI)网络和核心靶点

STRING数据库构建的PPI网络分析发现，DEHP诱导的网络包含6个核心蛋白：PTGER3、SOX15、TOP2A、CCNB1、BCL2和CYP19A1，主要调控细胞周期和类固醇生成；而BPA中心网络则识别出3个核心效应因子：SRD5A1、BCL2和CYP19A1，主要调节雄激素代谢和细胞凋亡。

功能分析和通路富集

GO和KEGG富集分析表明，DEHP相关靶点显著富集于孕酮代谢过程、生殖结构发育、类固醇激素生物合成和p53信号通路等；BPA相关靶点则主要富集于激素分解代谢过程、类固醇激素生物合成和NF-κB信号通路等。这些通路与PCOS的内分泌紊乱和卵泡发育异常密切相关。

核心靶点功能细化

进一步分析发现，这些核心靶点主要参与四个机制集群：细胞应激反应(包括铂类药物耐药、p53信号传导)、类固醇生成调节(包括类固醇激素生物合成、雄激素分解代谢)、细胞命运决定(通过凋亡调节和DNA损伤反应)以及亚细胞区室化(涉及内质网膜动力学和电子转移活性)。

整合的毒素-靶点-通路网络

通过Cytoscape构建的三元网络可视化显示，DEHP/BPA(红色节点)与核心靶点(绿色节点)相互作用，共同调节生物通路(蓝色节点)，定量展示了这两种内分泌干扰物在PCOS相关网络中的系统水平影响。

分子对接

分子对接分析显示，DEHP与BCL2、CCNB1和SOX15具有强结合亲和力，结合能均低于-4 kJ/mol；BPA与BCL2、CYP19A1和SRD5A1也表现出高亲和力结合，表明这些相互作用可能显著影响蛋白质的生物学功能。

核心基因表达验证

实验验证结果表明，在PCOS小鼠模型和患者颗粒细胞中，CYP19A1、SOX15和BCL2的表达显著抑制，而SRD5A和CCNB1则显著过表达，这与生物信息学分析结果一致，证实了核心靶点在PCOS发病机制中的关键作用。

研究结论与讨论部分强调，DEHP/BPA可能通过干扰内分泌信号传导、改变卵巢激素调节以及干扰卵泡发育和类固醇生成等多种机制参与PCOS的发病过程。这些干扰可预测激素不平衡、炎症和卵巢功能降低，这些均代表PCOS发病机制的既定特征。特别值得注意的是，BCL2和CYP19A1在两个网络中的汇聚表明它们共享细胞凋亡和类固醇生成破坏机制，而SRD5A1对BPA的特异性表明其具有独特的雄激素编程效应。

该研究不仅阐明了DEHP/BPA诱导PCOS的分子机制，还推广了网络毒理学作为一种创新方法，用于快速评估新兴环境污染物的毒性。与传统毒理学研究相比，网络毒理学通过生物信息学、基因组学和大数据分析，能够绘制新毒物与其病理结果之间复杂的分子关系图，揭示新兴化学物质之间的共同机制，并识别毒性中涉及的关键靶点。结合分子对接技术，网络毒理学提高了毒理学筛查的效率和准确性，允许对新环境毒物进行更全面的评估。

总之，这项研究为阐明环境因素与PCOS遗传表达之间复杂的相互作用建立了基础框架，为开发针对性治疗策略铺平了道路，最终将有助于改善这种复杂疾病的预防和管理。未来的研究方向应包括结合大规模流行病学数据和合理的动物模型来证实关键靶点和通路，从而制定缓解DEHP/BPA在PCOS中不利影响的策略。