基于转录组学和代谢组学的机制研究：妊娠期双酚A（BPA）诱导的巨噬细胞炎症反应及其对胆固醇代谢重编程的影响

《Food and Chemical Toxicology》：Transcriptomic- and metabolomic-based elucidation of macrophage inflammatory response in gestational bisphenol A (BPA)-induced cholesterol metabolic reprogramming

　　

摘要

越来越多的证据表明，双酚A（BPA）的暴露会引发母亲的脂质代谢紊乱和妊娠并发症，但驱动代谢重编程的分子调控网络尚未完全阐明。本研究采用基于BPA暴露动物和细胞模型的综合多组学方法，系统地探讨了妊娠期间BPA诱导的代谢功能障碍和巨噬细胞炎症激活的分子机制。无靶点代谢组学分析显示，妊娠期间暴露于BPA的小鼠中胆固醇含量升高，表明BPA暴露会引发芳香氨基酸和脂质代谢的协同异常。通过转录组分析研究了妊娠期间BPA毒性的分子调控机制。有趣的是，多功能脂质受体CD36被认为是连接巨噬细胞炎症和胆固醇代谢的关键基因。妊娠期间BPA导致的CD36下调会损害组织修复，并破坏巨噬细胞中的抗炎负反馈环路。结论 妊娠期间BPA暴露会引发慢性炎症，并伴随CD36下调和异常胆固醇代谢，揭示了巨噬细胞重编程中的炎症-代谢紊乱轴。本研究为BPA在胆固醇代谢重编程致病机制中的作用提供了证据，并展示了综合分析在研究妊娠期间BPA暴露引发的妊娠并发症机制方面的优势。

引言

双酚A（BPA）是一种普遍存在的环境内分泌干扰物，存在于食品包装、塑料和热敏纸等日常用品中（Joos等人，2026年；Manzi等人，2026年）。虽然BPA引起的代谢毒性已有充分记录（Manzi等人，2026年），但在妊娠期间暴露于BPA的独特风险仍有限。在孕妇体内，BPA的水平范围从未检测到到4.46 ng/mL不等，母体和胎儿血清中的BPA水平也类似（Aris，2014年）。最近的研究显示，密歇根州东南部地区的母亲血液中未结合BPA的水平在0.5至22.3 ng/mL之间（Padmanabhan等人，2008年）。在韩国，孕妇血液中的BPA水平从未检测到到66.48 μg/L不等，脐带血中的BPA水平从未检测到到8.86 μg/L不等（Lee等人，2008年）。选择孕妇和动物模型来研究妊娠期间BPA暴露如何特异性地影响妊娠期的生理状态（Liang等人，2026年），这与不良妊娠结局和母亲代谢功能障碍密切相关。妊娠是一个独特的生理时期，激素水平、脂质代谢模式和免疫微环境都会发生显著变化。然而，妊娠期间BPA暴露后的分子机制仍知之甚少。

新兴证据表明，炎症被认为是环境毒素诱导的代谢失调的中介（Mukherjee等人，2020年）。越来越多的证据表明，BPA通过刺激TLR4/NF-κB轴促进促炎介质（如IL-6、TNF-α和IL-1β）的释放（Cai等人，2025年；Mukherjee等人，2020年），这些炎症信号与脂质代谢之间存在双向相互作用（Shao等人，2026年）。BPA主要通过破坏胆固醇稳态来引发代谢毒性（Katata等人，2022年；Zhao等人，2025年）。升高的细胞因子可以抑制胆固醇7α-羟化酶（CYP7A1）的表达，从而阻断胆固醇转化为胆汁酸的过程，加剧脂质积累（Zhu等人，2024年）。同时，特定的胆固醇代谢产物（如27-羟基胆固醇）可以调节免疫信号，并形成正反馈环路（Ma等人，2025年）。然而，妊娠期间BPA暴露后巨噬细胞炎症与全身胆固醇代谢重塑之间的动态相互作用仍不明确。转录组谱分析有助于识别激活的细胞信号通路，而代谢组学分析则能捕捉内源性脂质合成、运输和分解代谢的实时变化（Li等人，2025年）。将这些多组学数据结合起来，为解析这一复杂的生物过程提供了一个坚实的框架（Li等人，2025年）。

在本研究中，我们将BPA处理的THP-1来源巨噬细胞的转录组测序（RNA-seq）与妊娠期间BPA暴露小鼠的无靶点代谢组学（LC-MS/MS）相结合。为了研究妊娠期间BPA影响的关键炎症基因与代谢节点之间的关联，我们构建了一个基因-代谢物交互网络。总体而言，本研究旨在阐明妊娠期间BPA暴露下巨噬细胞介导的炎症反应如何驱动胆固醇代谢重编程，提供新的见解，并确定潜在的干预靶点，以应对妊娠期间BPA引起的代谢并发症。

章节摘录

细胞培养和细胞处理

THP-1（人单核细胞系）在含有10%胎牛血清（FBS）和1%青霉素-链霉素的RPMI-1640培养基中维持，在含5% CO₂的湿润环境中于37°C下培养。处于对数生长期的THP-1细胞（存活率>95%）以每孔5×10⁵个细胞的密度接种到6孔板中，通过添加100 ng/mL的12-myristate 13-acetate（PMA）诱导其向巨噬细胞分化。

妊娠期间BPA暴露后差异代谢物的鉴定

如图1A和图1B所示，对照组和BPA暴露组中的差异代谢物按化学结构进行了分类。主要的代谢类别是氨基酸和碳水化合物，约占识别特征的70%，其中氨基酸的比例最高，达到40%。为了评估组内变异并识别潜在的异常值，使用主成分分析（PCA）为每组绘制了得分图表。

讨论

BPA是一种常见的环境内分泌干扰物，与代谢紊乱（Bhardwaj和Misra，2026年）、全身炎症和免疫功能障碍（Penalba等人，2025年）密切相关。前瞻性出生队列研究表明，母体尿液中的BPA浓度与血清总胆固醇（TC）、非高密度脂蛋白胆固醇（non-HDL-C）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平的升高之间存在正相关（Marchlewicz等人，2022年）。

结论

通过整合转录组学和无靶点代谢组学，本研究阐明了BPA诱导的胆固醇代谢重编程的分子网络。我们证明了BPA驱动了巨噬细胞介导的慢性炎症和胆固醇稳态失调的恶性循环，最终将生理适应转变为病理代谢紊乱。

局限性

本研究存在一些关键局限性，这些局限性限制了我们的机制结论的普遍性。小鼠中使用的120 mg/kg·bw/天的妊娠BPA剂量的远高于人类在日常环境中暴露时检测到的低BPA浓度。虽然这种高剂量方案有效地诱导了强烈的代谢和炎症表型，但它无法模拟慢性低水平的人类暴露情况，因此无法完全模拟炎症-胆固醇反馈环路的作用。

CRediT作者贡献声明

Yujiao Chen：撰写——原始草稿，资金获取。Yifan Liu：正式分析，数据管理。Shanshan Li：方法论，研究。Meng Zhang：研究，正式分析。Yousheng Yan：撰写——审查与编辑。Wei Wang：研究，数据管理。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

所有支持研究结果的数据都包含在 manuscript 及其支持信息中。如有进一步疑问，请联系相应作者。

伦理批准

所有动物实验均按照美国国家研究委员会《实验动物护理和使用指南》（第8版，国家科学院出版社，华盛顿特区，2011年）进行。实验方案得到了首都医科大学妇产医院动物实验伦理委员会（IACUC）的批准。

资助

本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号82103874）的支持。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

Yujiao Chen | Yifan Liu | Meng Zhang | Shanshan Li | Wei Wang | Yousheng Yan