《Biochemical and Biophysical Research Communications》:Bisfenol A, bisfenol F e DEHP remodel the transcriptome of a human 3D placenta model
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•双酚A(BPA)、双酚F(BPF)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)在24小时内重塑三维胎盘转录组。•BPF抑制EHMT2/G9a,提示存在跨代表观遗传重编程。•BPA和DEHP诱导HSPA1B表达,可能提示早期胎盘蛋白质毒性应激。•探索性蛋白质羰基化数据支持蛋白
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双酚A(BPA)、双酚F(BPF)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)在24小时内重塑三维胎盘转录组。
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BPF抑制EHMT2/G9a,提示存在跨代表观遗传重编程。
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BPA和DEHP诱导HSPA1B表达,可能提示早期胎盘蛋白质毒性应激。
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探索性蛋白质羰基化数据支持蛋白质毒性应激特征。
引言
内分泌干扰物(EDCs)由于其对激素合成、代谢和转运的影响,加之其在工业和消费产品中的广泛使用,包括药品、清洁剂、溶剂、农药和塑料等,已成为一个日益突出的全球公共卫生问题(1)。Ragusa等人(2021年)证明,正常足月阴道分娩健康女性的胎盘中存在微塑料碎片。在识别出的12个碎片中(其中十个直径约10微米,两个约5微米),五个位于胎儿侧,四个位于母体侧,三个位于绒毛膜羊膜中。据作者所述,胎盘组织中实际存在的微塑料数量可能远高于检测到的数量,因为仅分析了总共23克的小部分组织,而人胎盘平均重约600克(2)。
数十年来,双酚A(BPA)因其雌激素活性和破坏甲状腺功能的能力而受到广泛研究(3)。作为对监管限制的一种回应,塑料行业推出了双酚F(BPF)作为据称比BPA更安全且功能等价的替代品。然而,越来越多的体外和体内证据一直质疑这一假设,表明BPF表现出与BPA相当甚至可能更强大的雌激素和抗雄激素活性(4、5、6)。类似地,DEHP作为赋予聚氯乙烯(PVC)柔性的最广泛使用的邻苯二甲酸酯类物质,对类固醇生成和生殖道器官发生具有显著的抑制作用(7、8)。
考虑到"健康与疾病的发育起源"(DOHaD)假说框架(9、10),这些增塑剂在妊娠环境中的存在尤为令人担忧。胎盘并非一种惰性的物理屏障,而是一个动态的内分泌器官,在协调胎儿编程中发挥着至关重要的作用。在化学应激下,胎盘转录组和表观基因组中的细微分子改变可能导致不良临床结局,包括子痫前期、胎儿生长受限(FGR)以及后代长期代谢功能障碍(11、12、13、14)。
尽管存在这些重要的临床意义,但关于BPA、BPF和DEHP在相当于或低于此前在人体胎盘组织中检测到的浓度下所触发的比较分子机制,仍存在显著的知识空白。传统的二维(2D)单层培养模型在再现合体滋养层细胞在体内观察到的复杂空间结构、细胞间相互作用和扩散梯度方面存在固有的局限性,正如我们研究小组先前发表的一项研究所证明的那样(15)。为了克服这一局限性,本研究采用了一种由滋养层球体组成的高级人体三维胎盘模型。
我们假设,BPA、BPF和DEHP这些公认的内分泌干扰物(EDCs),即使在低浓度下且经过短时间暴露,也可能引发早期蛋白质毒性应激反应,同时调控参与表观遗传调控和转录后RNA加工过程的基因。因此,本研究旨在调查这些EDCs对人体三维胎盘模型转录组的影响。
各节摘要
细胞培养与三维胎盘模型构建
JEG-3绒毛膜癌滋养层细胞系,已被广泛验证为第一孕期绒毛外滋养层细胞的模型,在补充有7.5%胎牛血清(FBS)、1%抗生素/抗真菌溶液和4 mM L-谷氨酰胺的高级DMEM/F12培养基中,于37°C、含5% CO2的湿润环境中培养。为构建三维模型,使用MicroTissues? 3D Petri Dish?微模具(Sigma)来生成由含256个圆形的2% GTG琼脂糖组成的支撑基质
三维人体胎盘模型的表征
琼脂糖微模具在24小时内促进了致密且均匀的三维滋养层球体的自组织。所形成的球体表现出一致的直径范围,为200至300微米,并维持高细胞活力,从而提供了一个具有代表性结构特征的胎盘屏障体外模型,适用于毒理学检测(图1)。
对BPA的转录组反应
暴露于1 nM BPA显著调控了117个差异表达基因(DEGs),其中包括87个
讨论
本研究提供了证据,表明BPA、BPF和DEHP即使在低浓度下且经过短时间暴露,也能诱导胎盘转录组的显著改变。整合转录组学和生化发现得出的主要结论之一是,BPF不应被视为BPA的安全替代品。尽管被宣传为"不含BPA"的替代品,BPF却引发了一个显著的促炎转录特征,涉及ALOX5和IFNGR2
研究局限性
尽管JEG-3细胞系在体外胎盘研究中被广泛使用,但它来源于绒毛膜癌,因此不能完全重现正常滋养层细胞的特征。我们的三维胎盘模型未使用功能性激素检测进行验证,例如人绒毛膜促性腺激素(hCG)或孕酮测定,尽管倒置显微镜显示细胞形态与JEG-3细胞系一致,但我们无法明确断言这些球体重现了胎盘的基本特征。
结论
在人体三维胎盘模型中,暴露于低浓度BPA、BPF和DEHP即使在短时间暴露后也改变了滋养层转录组。这些改变提示核斑点相关过程和表观遗传调控因子EHMT2/G9a可能存在潜在扰动。在探索性生化分析中,BPA和DEHP暴露的球体还显示出较高的蛋白质羰基化水平,与与蛋白质毒性应激反应一致的转录组变化并行。
未来展望
未来的研究应迈向多细胞共培养模型和能够再现生理灌注及剪切力条件的"芯片胎盘"平台。对EDCs暴露的滋养层细胞进行H3K9me2的ChIP-seq分析将很重要,以确定观察到的EHMT2表达变化是否转化为G9a介导的染色质重塑。hCG和孕酮的定量测定,以及胎盘脱碘酶调控的评估,将有助于建立联系
CRediT作者贡献声明
Adriano Francisco De Marchi Júnior:撰写 – 审阅与编辑、撰写 – 初稿、可视化、验证、方法论、概念构思。Maria Beatriz Bravin:撰写 – 审阅与编辑、撰写 – 初稿、可视化、验证、概念构思。Juliana Silva Siqueira:撰写 – 审阅与编辑、撰写 – 初稿、可视化、监督、软件、方法论、调查。Natália Tonon Domingues:撰写 – 审阅与编辑、撰写 – 初稿,
利益冲突声明
作者声明不存在任何竞争性经济利益或个人利益冲突。
数据可用性
原始RNA-seq reads和经过处理的计数矩阵将在论文被接收后存入NCBI GEO/SRA;登录号将在最终版本中提供。
资助信息
本研究由高等教育人员进修协调处(CAPES)— 资助代码001支持,并额外获得国家研究委员会(CNPq)和圣保罗州研究基金会(FAPESP)的基础设施支持。
利益冲突声明
? 作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系,这些利益或关系可能被认为影响了本论文所报告的工作。
致谢
作者感谢巴西坎皮纳斯州立大学博图卡图医学院(UNESP)多用户实验室提供的技术支持,以及巴西资助机构对基础生物医学研究的支持。
Vinícius Vigliazzi Peghinelli|Maria Teresa De Sibio|Marcel Rodrigues Ferreira|Jones B. Gracieli|Marina Correa Camacho|Mariana Menzes Louren?o|Pedro Henrique Soares Kossooski|Vickeline Namba Androciol|Juliana Silva Siqueira|Natália Tonon Domingues|Adriano Francisco De Marchi Júnior|Maria Beatriz Bravin|Célia Regina Nogueira