《Journal of Environmental Sciences》：Critical developmental windows amplify neurotoxicity in human dopaminergic neurons via hedgehog and cAMP pathway disruption
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•普莫福胺和吉布塞酮能有效诱导多巴胺能分化。•新兴污染物特异性损害早期多巴胺能祖细胞命运。•CYC 通过刺猬信号通路损害早期神经发育。•CYC 通过 cAMP 信号通路诱导晚期功能性失调。引言新兴环境污染物，包括新烟碱类杀虫剂 (NEOs)、有机磷酸酯 (OPEs) 和合成酚
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普莫福胺和吉布塞酮能有效诱导多巴胺能分化。
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新兴污染物特异性损害早期多巴胺能祖细胞命运。
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CYC 通过刺猬信号通路损害早期神经发育。
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CYC 通过 cAMP 信号通路诱导晚期功能性失调。
引言
新兴环境污染物，包括新烟碱类杀虫剂 (NEOs)、有机磷酸酯 (OPEs) 和合成酚类抗氧化剂 (SPAs)，现已在多种环境和生物基质中被普遍检测到。值得注意的是，儿童健康结果的环境影响 (ECHO) 计划已将 prioritized 这些化合物，因其广泛的产前暴露和潜在的发育风险 (Buckley et al., 2022; Liu and Mabury, 2020; Wei et al., 2015; Wood and Goulson, 2017)。自 20 世纪 90 年代作为神经毒性有机磷和氨基甲酸酯杀虫剂的替代品引入以来，NEOs 已主导全球农化市场，占杀虫剂销售额的 25% 以上 (Li et al., 2020; Pan et al., 2022)。同样，OPEs 包括氯化烷基和非氯化芳基磷酸酯，被广泛用作阻燃剂、增塑剂和消泡剂 (Butt et al., 2014; Ding et al., 2016; Lv et al., 2022)，而 SPAs 通常添加到食品、包装和化妆品中以防止氧化降解 (Weng et al., 2025; Xu et al., 2021)。SPAs 的化学稳定性和简单的合成工艺推动其年市场增长 5% (Liu and Mabury, 2020)，与这些污染物的环境负担日益增加并行。
值得注意的是，NEOs、OPEs 和 SPAs 在生态系统中表现出惊人的持久性。例如，新烟碱类杀虫剂噻虫胺在土壤中的存留时间为 148-6931 天 (Simon-Delso et al., 2015)，而氯化 OPEs（如 AO168=O）由于反应活性低和疏水性，存留时间为 2-11 年 (Chen et al., 2023)。同样，SPA 丁基羟基甲苯 (BHT) 在水和沉积物中抵抗降解长达数百天 (Liu et al., 2015)。这些特性使得通过吸入、皮肤吸收和膳食途径发生慢性人类暴露 (Ji et al., 2023; Zhang and Lu, 2022; Zhang et al., 2021)，并在血清（高达 300 nmol/L）、胎盘组织和新生儿脑脊液中检测到可测量的水平 (Du et al., 2019; Duan et al., 2026; Li et al., 2022; Liu et al., 2022; Yao et al., 2026; Zhang and Lu, 2022; Zhang et al., 2022; Zhang et al., 2024)。至关重要的是，流行病学研究将这些化学物质的产前暴露与神经发育障碍风险增加联系起来，包括注意缺陷/多动障碍和自闭症谱系障碍 (Choi et al., 2021; Cimino et al., 2017)，暗示多巴胺能通路失调是关键脆弱性。虽然监管行动已因多巴胺干扰效应而限制了经典 NEOs 如噻虫啉 (Farag et al., 2022; Jactel et al., 2019)，但结构相似的替代品和其他研究不足的污染物，如新一代 NEOs 和氯化 OPEs，仍在没有充分安全评估的情况下继续 proliferate。
目前的毒理学模型无法重现产前多巴胺能发育的长期、人类特异性动态 (Raghanti et al., 2018; Rice and Barone, 2000)。现有研究仅提供概括性的神经毒性谱，缺乏对阶段特异性脆弱性或神经元亚型特异性效果的解析。相反，基于干细胞的模型独特地允许对神经毒性进行时间解析评估，并确定对污染物暴露的脆弱性关键阶段 (Faiola et al., 2015; Wang et al., 2019, 2025)。为了解决这些差距，我们开发了一个人胚胎干细胞 (hESC) 衍生的多巴胺能分化平台，通过小分子诱导绕过重组蛋白依赖性方案的变异性。该模型评估了六种已知其普遍人类暴露的高优先级污染物：新一代 NEOs（恶虫威 (IMZ)、氯虫啶 (CYC)）、氯化/非氯化 OPEs（磷酸三 (2-氯乙基)酯 (TCEP)、磷酸三 (1,3-二氯 -2-丙基)酯 (TDCIPP)），报告在小型和啮齿动物中潜在的神经毒性 (Greaves and Letcher, 2017)，以及 SPAs (BHT、2,4-二叔丁基苯酚 (DTBP))。检测的浓度范围从 100 nmol/L 到 10 μmol/L，旨在覆盖全面的场景光谱，包括已记录的环境存在、人类暴露水平以及高度脆弱人群中的潜在峰值暴露。通过绘制从神经祖细胞承诺到功能成熟期间的破坏，我们确定了发育脆弱性的关键窗口，并阐明了多巴胺能失调背后的化合物特异性机制。这一人体相关性框架通过将环境暴露动态与发育神经毒性终点相结合，提高了风险评估的精确性，为化学监管和产前保护提供了可操作的见解。
章节摘要
细胞系
人胚胎干细胞 (hESCs, H1 和 H9) 通过 WiCell 研究所从国家干细胞库购买，在 StemFlex 培养基 (Gibco, A3349401, USA) 中维持，并补充 1 % 青霉素/链霉素 (P/S, Gibco, 15140122, USA)，培养在玻连蛋白 (STEMCELL Technologies, 7180, USA) 包被的培养皿上。当达到 80 %-90 % 汇合度时，细胞使用温和细胞解离试剂 (STEMCELL Technologies, 100-0485, USA) 传代。细胞维持在 37
建立和优化 hESC 多巴胺能神经元分化模型
为了建立用于神经毒性研究的 hESC 多巴胺能神经元分化模型，我们开发了一个两阶段过程：诱导多巴胺能祖细胞及其随后分化为多巴胺能神经元 (图 1a)。这种方法模拟了多巴胺能神经元的胚胎发育，其主要起源于神经管的腹侧中脑区域 (Simon et al., 2003)。我们调节了关键信号通路，包括转化生长因子 beta (TGF-β)，
结论
本研究开发了一种具有成本效益、高度稳定且与人体相关的模型，用于评估包括 NEOs、OPEs 和 SPAs 在内的新兴环境化学品的多巴胺能神经毒性。研究表明，CYC 特异性破坏多巴胺能发育的早期阶段，通过刺猬信号通路损害祖细胞标记物 CORIN, FOXA1 和 FOXA2 的表达。对成熟多巴胺能神经元晚期处理的评价显示，CYC 诱导了功能性
利益冲突声明
Shichang Li、Renjun Yang、Nuoya Yin 和 Francesco Faiola 已发表了一项名为“体外 将人多能干细胞分化为多巴胺能神经元的方法”的中国专利申请 (编号 ZL202211209331.7)。
未引用参考文献
Sztal and Stainier, 2020
CRediT 作者贡献声明
Shichang Li: 撰写 – 初稿，方法论，形式分析，数据整理。 Miaomiao Zhao: 方法论，数据整理。 Shuxian Zhang: 验证，调查。 Renjun Yang: 方法论，资金获取。 Yang Zhang: 方法论，调查，资金获取。 Nuoya Yin: 监督，资源，资金获取，概念化。 Magdalena J Koziol: 撰写 – 审查与编辑，监督，资金获取。 Francesco Faiola: 撰写 – 审查与编辑，监督，
利益冲突声明
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：Shichang Li、Renjun Yang、Nuoya Yin、Francesco Faiola 拥有一项名为“体外 将人多能干细胞分化为多巴胺能神经元的方法”的专利，授权编号为 ZL202211209331.7。如果有其他作者，他们声明他们没有已知的可能看似影响本研究的竞争财务利益或个人关系。
致谢
本研究受中国国家自然科学基金 (编号 22150710514, 22576225 和 22476209)、中国科学院战略优先研究计划 (编号 XDB0750300)、北京医院管理局青年计划 (编号 QML20230117)、北京市自然科学基金 (编号 IS23091) 和中国医学科学院医学科技创新基金 (编号 2019-I2M-5-015) 资助。
Shichang Li|Miaomiao Zhao|Shuxian Zhang|Renjun Yang|Yang Zhang|Nuoya Yin|Magdalena J Koziol|Francesco Faiola
