通过网络毒理学和分子对接技术，阐明增塑剂暴露对阿尔茨海默病的毒理学影响及其作用机制

《Food and Chemical Toxicology》：Elucidating the toxicological impact and mechanism of plasticizers exposure on Alzheimer’s disease through network toxicology and molecular docking

本研究通过网络毒理学、分子对接及动态模拟，揭示了DEP、DMP和DOP等塑化剂与阿尔茨海默病（AD）的潜在关联机制，鉴定出83个相关靶点，并证实CDK5、SLC2A1和STAT3为关键靶点，其表达与AD患者微胶质细胞浸润及炎症因子升高相关。

　　

叶波·葛|翁一飞|陈颖

宁波大学附属医院神经内科，中国浙江省宁波市315040

摘要

本研究旨在探讨广泛使用的增塑剂（包括邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）和邻苯二甲酸二辛酯（DOP）对阿尔茨海默病（AD）发病机制的潜在作用机制和关键靶点。通过网络毒理学、分子对接和动力学模拟方法，筛选出与AD风险增加相关的增塑剂靶点。三种机器学习算法和两个微阵列数据集确定了关键靶点，并通过CIBERSORT评估了这些靶点的免疫相关性。Aβ42诱导的BV2小胶质细胞模型验证了它们的作用。我们发现了83个与AD相关的增塑剂靶点，这些靶点在KEGG通路中富集，如凋亡和神经活性配体-受体相互作用通路。CDK5、SLC2A1和STAT3被确认为关键靶点，在两个AD数据集中表现出一致的差异表达。它们的表达与M1巨噬细胞的浸润相关。分子对接和动力学模拟表明，增塑剂能够以高亲和力稳定结合这些靶点。在Aβ42诱导的BV2小胶质细胞中，邻苯二甲酸处理增加了炎症因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）和STAT3的表达。本研究揭示了增塑剂暴露与AD之间的潜在机制关联，STAT3可能是增塑剂的关键靶点。

引言

阿尔茨海默病（AD）是一种进行性的多因素神经退行性疾病，其特征是多种认知障碍和记忆丧失（Lanni等人，2024年）。AD的病因和发病机制尚未完全明确。AD的主要病理特征是β-淀粉样蛋白（Aβ）在大脑中的沉积以及由于Tau蛋白过度磷酸化而形成的神经纤维缠结（NFTs），这会导致神经毒性并引发神经细胞凋亡（Kamatham等人，2024年；Zheng和Wang，2025年）。全球估计有4.16亿人患有AD，其中3200万人患有AD痴呆症，6900万人处于AD前驱期，3.15亿人处于临床前AD阶段（Gustavsson等人，2023年），这对社会和医疗系统造成了巨大的经济负担。

越来越多的研究表明，环境因素可能是神经退行性疾病的主要原因之一（Deng等人，2024年；Liang等人，2025年；Liu等人，2025年；Lu等人，2024年；Yang等人，2023年）。邻苯二甲酸酯（PAEs）是一类用于改善聚合物材料性能的化学物质，常作为增塑剂添加到食品包装、装饰材料和医疗设备等产品中。PAEs仅通过氢键或范德华力与塑料基质结合，因此在加工、运输和使用过程中容易释放并进入环境介质。随后，环境介质中的PAEs可以通过饮食摄入、呼吸和皮肤接触进入人体（Xu等人，2025年）。作为公认的内分泌干扰物，PAEs已被广泛研究，并证明对生态环境和人类健康构成潜在威胁（Preciados等人，2016年；Xu等人，2025年）。PAEs被认为具有神经发育毒性（Agin等人，2020年；Canovas等人，2025年；Qiu等人，2020年）。Sun等人观察到，围产期暴露于邻苯二甲酸二乙基己酯（DEHP，一种常见的PAE）的大鼠后代认知能力受损，磷酸化Tau水平升高，表明DEHP暴露可能与AD的发展有关（Sun等人，2014年）。基于秀丽隐杆线虫AD模型，Yen等人发现，早期和长期暴露于DEHP显著增加了细胞内活性氧（ROS）水平、Aβ沉积和毒性，这些都是AD发病机制的主要病理特征（Yen等人，2021年）。暴露于邻苯二甲酸二丁酯（DBP）与认知障碍（Yu等人，2023年）和神经毒性有关，这主要归因于DBP介导的氧化应激（Nahla等人，2024年；Yan等人，2016年）。Yang等人（2025年）的最新研究利用网络毒理学和整合生物信息学分析探讨了DEHP对AD的影响，提出DEHP可能通过炎症激活、线粒体功能障碍以及与PON2和TUBB4B等关键靶点的相互作用参与AD的发病机制。然而，其他增塑剂对AD发展的毒理学作用机制和关键靶点仍很大程度上未知。

邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸二甲酯（DMP）和邻苯二甲酸二辛酯（DOP）是最常见的PAE增塑剂，在相关研究中经常被研究（Fan等人，2025年；He等人，2024年）。其中，DMP和DEP属于短链邻苯二甲酸酯，而DOP是长链邻苯二甲酸酯的代表。这三种PAE具有不同的链长，碳链长度直接影响它们的亲脂性、迁移性、生物累积性和毒性。此外，它们在环境中的行为也不同。具体来说，短链的DMP/DEP更容易从产品中挥发或被水冲走；长链的DOP迁移较慢，但亲脂性更强，容易在脂肪组织中积累。因此，本研究选择了DEP、DMP和DOP作为研究对象。

将网络毒理学与分子对接结合用于毒性评估是一种高效准确的方法，并已在许多研究中得到应用（Cheng等人，2025年；Yin等人，2025年；Zhang等人，2025年）。网络毒理学的核心概念是根据污染物的化合物结构，利用多个数据库预测毒理学靶点，并通过整合来自各种基因组数据库的分子功能和信号通路构建交互式网络（Li等人，2025年）。分子对接可以模拟目标化合物与生物分子之间的相互作用，并根据化合物与靶点之间的相互作用强度和亲和力推断化合物的毒性（Agu等人，2023年）。在这里，我们尝试通过网络毒理学和分子对接探索几种常见PAE增塑剂暴露对AD的毒理学影响、潜在机制及关键靶点。这项研究可能为理解PAE增塑剂的神经发育毒性提供新的见解。

部分摘录

预测增塑剂的潜在靶点

基于Pubchem数据库（https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/）获取了增塑剂（DEP、DMP和DOP）的标准化SMILES结构。从四个数据库（ChEMBL（https://www.ebi.ac.uk/chembl/）、SwissTargetPrediction（http://www.swisstargetprediction.ch/）、SuperPred（https://prediction.charite.de/）和STITCH（http://stitch.embl.de/）中检索了这些增塑剂的潜在靶点。在预测潜在靶点时，目标生物被设置为

AD背景下的增塑剂潜在靶点

分别从ChEMBL、SwissTargetPrediction、SuperPred和STITCH四个数据库中搜索了DEP、DMP和DOP的潜在靶点。删除重复项后，获得了292个潜在的增塑剂靶点，分别为DEP的181个、DMP的165个和DOP的227个。在这292个靶点中，有119个是这些增塑剂共有的（图1A）。此外，从Disgenet数据库中还搜索到了204个、689个、73个和187个与AD相关的靶点。

讨论

PAE增塑剂的广泛使用使它们成为环境中的常见污染物。越来越多的研究表明，接触PAE（增塑剂）对人类和动物存在潜在风险。目前，关于PAE神经毒性机制的研究仍需进一步完善。在本研究中，我们发现CDK5、SLC2A1和STAT3是DEP、DMP和DOP的关键靶点，它们可能调节与AD发展相关的通路。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。

CRediT作者贡献声明

翁一飞：可视化、软件开发、数据分析。 陈颖：项目管理、研究实施。 叶波·葛：写作——审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、数据分析、概念化

数据和材料的可用性

本研究使用和分析的数据集可向相应作者提出合理请求后获取。

资助

不适用。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

不适用。