全氟烷基化合物(PFAS)暴露与外周血DNA甲基化谱的关联研究:揭示环境污染物表观遗传调控新机制

【字体: 时间:2025年07月29日 来源:Frontiers in Public Health 3.4

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  这篇研究通过表观基因组关联分析(EWAS)揭示了全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)暴露与女性外周血852,000个CpG位点甲基化的显著关联。研究发现64个差异甲基化位点(pBonferroni<0.05),涉及RAI14、LIMS2等关键基因,并通过KEGG通路分析识别出20条与内分泌干扰相关的信号通路(如甲状腺激素、MAPK等)。该研究为PFAS通过表观遗传机制影响健康提供了新证据,对制定这类持久性有机污染物(POPs)的监管政策具有重要参考价值。

  

背景:环境污染物与表观遗传调控
全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)作为典型全氟烷基化合物(PFAS),因其持久性、生物累积性和内分泌干扰特性备受关注。这类广泛存在于日用品中的化学物质,已被证实与甲状腺功能障碍、免疫异常及乳腺癌(BC)风险相关。最新假说认为其健康危害可能通过DNA甲基化(DNAm)介导——这种在CpG二核苷酸上添加甲基(-CH3)的表观遗传修饰,能显著影响基因表达调控。

研究方法:精准的分子流行病学设计
基于法国E3N前瞻性队列的166对乳腺癌病例-对照研究,采用Illumina MethylationEPIC芯片检测外周血852,000个CpG位点甲基化水平,结合液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)定量血清PFAS浓度。通过线性混合效应模型校正细胞异质性(包括B细胞、CD4+/CD8+T细胞等)和BMI、哺乳史等混杂因素,并运用Bonferroni和FDR双重校正进行多重假设检验。

关键发现:甲基化指纹的突破性识别
• 显著关联位点:发现28个PFOA相关位点(如cg06874740/RAI14,p=2.2×10-5)和36个PFOS相关位点(如cg02793158/LIMS2,p=9.3×10-5),其中RAI14低甲基化可能促进乳腺癌恶性进展
• 通路富集:在p<0.01阈值下,PFOA显著影响甲状腺激素信号、Wnt通路;PFOS则激活MAPK、Hippo等癌症相关通路
• 剂量效应:PFOS中位浓度17.4 ng/mL(范围5.84-85.26)与PFOA中位6.6 ng/mL(1.29-21.39)呈现浓度依赖性甲基化改变

机制探讨:从表观遗传到疾病风险
差异甲基化基因呈现显著功能集聚:

  1. 内分泌干扰:甲状腺激素、胰岛素信号通路异常可能解释PFAS的代谢紊乱效应
  2. 致癌潜能:MAPK通路失调与细胞增殖失控相关,CDK14高甲基化可能影响三阴性乳腺癌进展
  3. 跨代效应:与新生儿研究相比,成人甲基化模式显示独特靶点,提示生命周期特异性表观遗传调控

研究价值与局限
该研究首次在成年女性群体中建立PFAS暴露与全基因组甲基化的关联图谱,所用EPIC芯片覆盖度较传统LINE-1检测提升6倍。但横断面设计无法确定因果关系,且血液甲基化能否反映靶器官(如乳腺组织)变化仍需验证。未来需结合类器官模型和混合污染物分析(如BKMR模型)深入探索。

政策启示与展望
研究强调PFAS健康效应比预期更复杂,为欧盟REACH法规等化学品管控提供科学依据。建议后续开展多组织甲基化比较研究,并关注性别/年龄特异性表观遗传响应,以全面评估这类"永久化学品"的公共卫生风险。

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