《Chemosphere》：Phthalate exposure and osteoporosis: NHANES associations and integrative in silico prioritization of candidate molecular targets
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摘要背景邻苯二甲酸酯类化合物是一种普遍存在的内分泌干扰物，但关于尿液中邻苯二甲酸酯负荷与骨质疏松症之间关联的人群水平证据，以及这些关联的分子背景仍不完整。方法我们分析了2003–2010年美国国家健康与营养检查调查中的8273名参与者，并将暴露–结局建模与公共转录组学、靶点预
摘要
背景
邻苯二甲酸酯类化合物是一种普遍存在的内分泌干扰物，但关于尿液中邻苯二甲酸酯负荷与骨质疏松症之间关联的人群水平证据，以及这些关联的分子背景仍不完整。
方法
我们分析了2003–2010年美国国家健康与营养检查调查中的8273名参与者，并将暴露–结局建模与公共转录组学、靶点预测、加权基因共表达网络分析、机器学习、免疫浸润分析、单细胞转录组学、细胞间通讯、伪时间分析、通路评分和分子对接相结合。
结果
在8273名参与者中，939人符合骨质疏松症的定义。在全模型校正中，标准化的总体邻苯二甲酸酯暴露指数与更高的骨质疏松症发生几率相关（OR 1.38，95% CI 1.28–1.48；P < 0.001）。加权骨质疏松症患病率从最低暴露四分位数组的8.7%上升至最高暴露四分位数组的16.4%，较高的暴露也与较低的股骨颈和腰椎骨密度相关。整合计算分析优先筛选出CXCR4、CEBPB、CD44、YAP1、SPP1、IL6和MMP9，它们与炎症、破骨细胞分化和细胞外基质通路相关。免疫和单细胞分析将这些候选靶点定位到与骨质疏松症相关的巨噬细胞、破骨细胞、成骨细胞、内皮细胞和基质细胞状态。对接预测显示MEHP–CXCR4（?8.6 kcal/mol）、MBP–CEBPB（?7.9 kcal/mol）和MECPP–YAP1（?7.4 kcal/mol）具有良好的结构相容性。
结论
较高的尿液邻苯二甲酸酯负荷与骨质疏松症相关结局有关，而整合的计算机模拟分析优先筛选了候选分子和细胞背景，供未来实验检验。这些发现并未确立邻苯二甲酸酯诱导的因果机制。
引言
骨质疏松症是一种以骨强度降低和骨折易感性增加为特征的全身性骨骼疾病。其生物学机制超越了矿物质丢失的范畴，反映了成骨细胞和破骨细胞活性、内分泌信号传导、氧化应激和免疫炎症之间的协调变化（Wang等，2023；Luo等，2025）。因此，环境内分泌干扰物已成为骨骼健康研究的重要领域，特别是因为慢性低水平暴露可能与年龄、性别和代谢脆弱性产生交叉作用（Gündüz等，2025）（见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7）。
邻苯二甲酸酯是一类合成增塑剂，广泛应用于消费品、食品接触材料、个人护理产品及其他领域。人体暴露普遍存在，尿液代谢物常被用作短期内部暴露生物标志物（Mondal等，2022）。系统综述和流行病学研究报告了尿液邻苯二甲酸酯生物标志物与骨密度之间的关联，特别是在骨骼风险增加的群体中，但这些关系的方向和大小在不同代谢物、骨骼部位和研究人群中存在差异（Reeves等，2021；Heilmann等，2022）。许多现有证据的横断面性质也限制了因果推断。
计算毒理学和转录组学整合可通过识别与预测化学靶点重叠的疾病相关基因和通路，来补充人群关联分析。最近的骨质疏松症研究将整体和单细胞转录组学与机器学习相结合，以优先筛选免疫和骨重塑生物标志物（Fang等，2024；Zhang等，2024），而网络毒理学研究则提出了增塑剂与骨骼疾病之间的候选通路（Fan等，2025；Yang等，2025）。此类分析对于假设生成很有用，但如果没有暴露匹配数据或实验扰动数据，它们并不能确立化学特异性靶点参与或方向性信号传导层次。
因此，本研究评估了NHANES中尿液邻苯二甲酸酯代谢物与骨质疏松症相关结局之间的关联，随后使用整合的计算机模拟分析优先筛选候选分子靶点，并将其映射到与骨质疏松症相关的免疫和骨细胞状态。分析框架的设计旨在区分人群水平关联与计算靶点优先筛选，并避免将单细胞定位或分子对接视为功能验证。
各节摘要
研究设计
我们采用了整合流行病学与计算框架。第一部分评估了NHANES中尿液邻苯二甲酸酯代谢物与骨质疏松症相关结局之间的关联。第二部分将邻苯二甲酸酯靶点预测与骨质疏松症相关的整体转录组数据、差异表达、WGCNA、富集分析和机器学习相结合，以优先筛选候选基因。第三部分将优先筛选的基因映射到免疫和单细胞疾病背景中，使用
NHANES中邻苯二甲酸酯暴露与骨质疏松症的关联
分析队列包括8273名参与者，其中939人被归类为骨质疏松症患者，7334人为对照组。骨质疏松症组的参与者平均年龄较大（65.5岁 vs 57.7岁），女性比例更高（64.0% vs 50.1%），糖尿病和高血压的患病率也更高。骨质疏松症组的股骨颈BMD和腰椎BMD平均值较低，而总体邻苯二甲酸酯暴露指数平均值较高。在模型3中，标准化的总体暴露指数
讨论
本研究将人群关联分析与多层次计算优先筛选相结合，以研究邻苯二甲酸酯暴露与骨质疏松症的关系。在2003–2010年NHANES中，较高的尿液邻苯二甲酸酯负荷与更高的骨质疏松症发生几率和更低的BMD相关。多变量校正后，总体暴露指数仍呈正相关，加权骨质疏松症患病率随暴露四分位数组递增。这些观察结果与既往将尿液相关的文献一致。
结论
在分析的2003–2010年NHANES队列中，较高的尿液邻苯二甲酸酯负荷与骨质疏松症和较低的骨密度相关。整合转录组学、机器学习、免疫、单细胞和对接分析优先筛选了候选基因和骨质疏松症相关细胞背景，其中CXCR4、CEBPB、CD44、YAP1、SPP1、IL6和MMP9作为反复出现的信号被识别。这些发现为未来的实验研究和前瞻性研究提供了一个可检验的框架，但并未确立
CRediT作者贡献声明
Jie Jiang：撰写初稿、验证、软件、方法论、正式分析、数据整理。Guanhou Chen：软件、方法论、调查、正式分析。Xin Li：撰写初稿、软件、方法论、正式分析、数据整理。Ran Yan：软件、方法论、正式分析。Shuai Li：监督、资源、项目管理、资金获取、概念构思。
写作过程中生成式人工智能和人工智能辅助技术的声明
在修订稿准备期间，使用了生成式人工智能辅助工具进行英语润色、编辑组织和大意呈现。作者审阅并编辑了相关文本，并对出版内容承担全部责任。
资金支持
本研究未获得公共、商业或非营利机构基金会的专项资助。
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的可能影响本文所报告工作的竞争经济利益或个人关系。
Jie Jiang|Guanhou Chen|Xin Li|Ran Yan|Shuai Li
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