邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯在阻塞性睡眠呼吸暂停中的暴露机制研究：网络毒理学与体外验证

《Bioorganic Chemistry》：Mechanistic insights into di(2-ethylhexyl) phthalate exposure in obstructive sleep apnea: network toxicology and in vitro validation

　　摘要背景邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)是一种广泛使用的增塑剂和内分泌干扰化学物质，已被证实与多种不良健康结果相关。然而，DEHP暴露是否通过慢性间歇性低氧(CIH)的交互作用而加剧阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)患者的不良预后，目前尚不明确。方法本研究利用NHANES数据评估DEHP暴露与OSA患者全因死亡率之间的关系。通过ChEMBL、SEA和SwissTargetPrediction数据库确定DEHP的环境健康相关靶点。从GeneCards、OMIM和CTD汇总OSA相关基因。进行蛋白质-蛋白质相互作用分析和分子对接，探索潜在的分子相互作用。在人支气管上皮细胞中开展体外实验，采用CCK-8检测、LDH释放检测和RT-qPCR分析。评估DEHP暴露的浓度依赖性反应，并进一步探讨OSA的特征性表现——CIH的修饰作用。结果DEHP暴露增加与OSA患者全因死亡风险升高显著相关，呈非线性剂量-反应关系。网络毒理学分析揭示参与炎症、组织重塑和凋亡的关键DEHP相关靶点，包括AR、BCL2、CASP3、PRKCA、CTSS和MMP9。分子对接为DEHP与这些蛋白质间潜在相互作用提供了结构证据。体外实验表明，DEHP暴露后关键基因表达发生浓度依赖性改变，表现为AR、CASP3、PRKCA、CTSS和MMP9表达上调，BCL2表达下调。在DEHP暴露与CIH联合条件下，上述分子反应进一步增强。结论DEHP暴露与OSA患者死亡风险增加相关。DEHP诱导OSA相关关键基因表达发生浓度依赖性变化，且这种作用在间歇性低氧条件下进一步增强，为理解OSA中DEHP暴露的生物学效应提供了潜在见解。引言阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)是一种常见的慢性疾病，以睡眠期间反复上气道阻塞为特征，导致间歇性低氧、睡眠片段化和交感神经系统持续激活[1]。随着人口老龄化和代谢性疾病的增加，OSA的全球疾病负担持续上升，构成重大公共卫生挑战[2, 3]。OSA不仅影响生活质量，还与高血压、糖尿病、心血管疾病和全因死亡率升高密切相关，反映了其系统性病理影响[4, 5, 6]。虽然已确立的风险因素如肥胖、年龄、性别和上气道解剖异常与疾病易感性有关[7]，但尚不能完全解释其日益增加的患病率。新兴证据表明，干扰代谢和神经内分泌调节的内分泌干扰化学物质(EDCs)可能影响与OSA相关并发症有关的生物学途径[8, 9]。环境暴露，特别是内分泌干扰化学物质(EDCs)，因其对代谢稳态、炎症和神经调节的影响而备受关注，被认为是慢性非传染性疾病的重要危险因素[10, 11, 12, 13]。在这些化学物质中，邻苯二甲酸酯是最广泛使用的一类，其中邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)因其增塑性能被广泛应用于塑料制品、医疗器械、食品包装和建筑材料中[14]。由于DEHP不与聚合物共价结合，它可以迁移到环境中，并通过饮食、皮肤和吸入进入人体，导致广泛暴露[15, 16, 17]。一旦被吸收，DEHP迅速代谢为具有生物活性的单酯代谢物，后者常用于评估近期暴露的生物标志物[14, 18]。越来越多的证据表明，DEHP暴露可通过多种机制破坏生理稳态，包括诱导氧化应激、激活炎症通路、损害线粒体功能和干扰内分泌信号[19, 20, 21]。这些生物学效应被认为与代谢和心血管疾病有关，如肥胖、胰岛素抵抗和动脉粥样硬化[22, 23, 24, 25]。值得注意的是，这些过程与OSA的关键病理生理特征相重叠，特别是氧化应激和全身性炎症，后者是疾病进展的核心环节[26, 27]。然而，DEHP暴露是否可能影响OSA相关的不良预后，特别是在间歇性低氧条件下，尚不清楚。尽管越来越多的证据将DEHP暴露与代谢和心血管异常联系起来，但其与OSA相关结局的关系及其潜在机制仍不明确。既往研究很少调查DEHP的剂量依赖效应或其与OSA关键特征——间歇性低氧的潜在交互作用。本研究整合NHANES分析、网络毒理学、分子对接和体外实验，探讨DEHP暴露与OSA不良结局之间的关联。进一步应用浓度依赖性DEHP暴露和CIH联合暴露模型，探索与OSA相关的潜在分子反应。

章节摘要

研究设计、人群、暴露和协变量本研究使用2005–2008和2015–2018周期的国家健康与营养检查调查(NHANES)数据，该调查采用分层、多阶段概率抽样设计，代表非制度化的美国人群。死亡率数据通过与国家死亡指数(NDI)链接获得，随访至2019年12月31日。所有参与者均提供书面知情同意，研究方案经机构审查委员会批准。研究人群基线特征共纳入3304例OSA患者，根据肌酐校正lnDEHP的三分位数分为T1(最低)、T2(中等)和T3(最高)组，分别为1102、1101和1101名参与者。各三分位数组间在年龄、性别、婚姻状况和教育水平方面存在显著差异(所有P<0.05)，而BMI、贫困收入比、吸烟、饮酒、糖尿病、高血压和心血管疾病在各组间相似。MEHP、MEHHP、MEOHP和MECPP水平呈上升趋势。讨论DEHP作为一种广泛使用的内分泌干扰化学物质，已被证实与多种不良健康结果相关。流行病学证据表明，DEHP暴露可能与各种疾病的发病率增加和不良预后相关。然而，其在OSA中的潜在作用及潜在的分子机制尚缺乏系统描述。本研究整合人群分析、网络毒理学、分子对接和细胞实验，探讨DEHP暴露与OSA不良结局之间的关联。结论本研究发现DEHP暴露与OSA患者死亡风险增加相关。细胞实验进一步表明，DEHP诱导OSA相关关键基因表达发生浓度依赖性变化，且在间歇性低氧条件下这种作用增强。这些发现为理解OSA中环境DEHP暴露的生物学效应提供了潜在见解，并值得进一步研究。CRediT作者贡献声明李艳：撰写——初稿、方法论、形式化分析、概念化。尹大朋：撰写——审阅与编辑、方法论、调查、数据整理。邓舒丹：调查、数据整理。翟璐：调查。王立满田：调查。张璐：调查。赵博萌：撰写——审阅与编辑、概念化。牛慧艳：撰写——审阅与编辑、方法论。高晓玲：撰写——审阅与编辑、监督、经费获取。伦理声明NHANES方案获得国家卫生统计中心的伦理批准，所有参与者或其法定代理人均提供知情同意。资金本研究的资金支持来自山西省部分海外留学归国人员科学活动专项基金(项目编号：20250052)和国家自然科学基金委员会(项目编号：82370091)。利益冲突声明作者声明不存在已知的可能影响本文所述工作的竞争性经济利益或个人关系。致谢作者感谢NHANES研究的工作人员和参与者提供的宝贵贡献。李艳|尹大朋|邓舒丹|翟璐|王立满田|张璐|赵博萌|牛慧艳|高晓玲山西医科大学第二临床医学院，山西省太原市