胎盘DNA在甲状腺激素相关基因上的甲基化作用，介导了孕前接触双酚类似物与后代肥胖风险增加之间的关联

《Environmental Research》：Placental DNA Methylation at Thyroid Hormone-related Genes Mediates the Association between Prenatal Exposure to Bisphenol Analogues and Increased Offspring Obesity Risk

本研究基于上海闵行出生队列，探讨孕期双酚类似物（BPs）暴露与胎盘DNA甲基化在甲状腺相关基因中的关联及其对子代肥胖的介导效应。发现BPA、BPF和BPS增加SLC16A2甲基化（介导10-16%皮肤褶厚度增加），BPS和BPAF还关联SLCO1C1、TTR甲基化升高，TCBPA降低DIO3甲基化。

　　

陈家贤|张晓华|陈瑶|连洪超|赵元|宋秀云|宋秀霞|纪洪雷|袁伟|苗茂华|王子良

上海-MOST健康与疾病基因组学重点实验室，国家卫生健康委员会生殖调控重点实验室，上海生物医药与制药技术研究院，复旦大学公共卫生学院，中国上海200237

摘要

有研究表明，孕期接触双酚类化合物（BPs）会损害胎儿生长并增加日后患肥胖的风险。然而，其具体机制尚不明确。基于上海-闵行出生队列研究，本研究旨在探讨孕期接触BPs与胎盘DNA甲基化（DNAm）在甲状腺激素（TH）相关基因上的关联，并探究这些表观遗传修饰是否介导了BPs对后代体脂的影响。研究对象于2012年4月至12月期间从中国上海闵行妇幼保健医院招募，共纳入205对母子，这些对象提供了完整的暴露情况、DNAm及婴儿皮褶厚度数据。通过收集孕晚期单次尿液样本测定母亲体内的BPs浓度。利用亚硫酸盐扩增子测序技术分析了五个TH相关基因（SLC16A2、SLCO1C1、TTR、DIO3和TRH）的胎盘DNA甲基化水平。研究发现，孕期接触BPA、BPF和BPS与SLC16A2基因的DNA甲基化增加有关，这种关联解释了BPs导致婴儿皮褶厚度增加的10-16%的效应。此外，BPS和BPAF还与SLCO1C1及TTR基因的甲基化水平升高相关。TCBPA则与SLCO1C1基因的DNA甲基化增加相关，但与DIO3基因的甲基化降低相关。这些发现表明，胎盘上TH相关基因的DNA甲基化可能是BPs影响胎儿生长的潜在机制。

引言

双酚类化合物（BPs）是一类广泛用作增塑剂和阻燃剂的合成化合物，因其对健康的不良影响而备受关注。虽然研究最多的双酚A（BPA）因具有明确的内分泌干扰作用而受到限制，但其替代品如双酚F（BPF）、双酚S（BPS）和双酚AF（BPAF）在工业生产中的使用日益增加，并在环境和生物样本中被检测到¹。此外，含卤素的双酚类化合物（如四溴双酚A（TBBPA）和四氯双酚A（TCBPA）的使用也日益普遍¹、²。越来越多的证据表明，这些BPA类似物可能具有相当的甚至更大的毒性¹。BPs可通过多种途径进入人体，包括饮食、吸入、皮肤接触和胎盘转运¹。值得注意的是，在妊娠这一发育关键时期，BPs可能干扰胎儿的生长和发育，对未来健康产生持久影响³、⁴、⁵、⁶。许多流行病学研究（包括我们的研究）发现，孕期接触BPs与胎儿生长受限及出生后生长加速有关，最终增加日后患肥胖的风险⁶、⁷、⁸、⁹。然而，这些关联背后的生物学机制仍不清楚。

妊娠期间，甲状腺激素（TH）通过刺激前脂肪细胞分化和甘油三酯积累，在胎儿体脂发育中起重要作用¹⁰、¹¹、¹²。子宫内TH稳态的紊乱被认为会影响代谢编程、脂肪生成和能量平衡¹²、¹³。流行病学证据表明，孕期低水平的游离甲状腺素（FT4）与6岁儿童超重和体脂比例升高风险增加有关¹⁴。尽管胎儿的TH水平主要依赖于母体的TH供应，但胎盘在TH从母体循环向胎儿转运及局部代谢中的调节作用不容忽视¹⁵。这一调节过程包括：（1）胎盘循环中的血浆蛋白结合（主要是与转甲状腺素蛋白[TTR]结合）；（2）通过膜转运蛋白（如单羧酸转运蛋白8 [SLC16A2] 和有机阴离子转运肽1C1 [SLCO1C1]）进行细胞摄取；（3）通过碘甲状腺原氨酸脱碘酶的精确调控，其中3型脱碘酶 [DIO3] 通过失活T3和T4发挥关键作用¹⁶。这些过程确保了TH的有序转运，同时保护胎儿免受过量暴露。此外，胎盘也是促甲状腺激素（TRH）的来源，可能刺激胎儿甲状腺发育，从而对出生后的下丘脑-垂体-甲状腺（HPT）轴功能产生长期影响¹⁷。

最新研究表明，DNA甲基化（DNAm）这种对转录调控至关重要的表观遗传修饰对内分泌干扰化学物质（EDCs）敏感，胎盘上的DNAm可能是连接孕期暴露与胎儿发育结果的潜在机制¹⁸、¹⁹。胎盘上TH相关基因（如SLC16A2和SLCO1C1）的DNA甲基化与多种EDCs（包括阻燃剂和全氟及多氟烷基物质）有关²⁰、²¹、²²。作为已知的内分泌干扰物，BPs已被证实会干扰TH系统，多项研究显示孕期接触BPs会导致母体和胎儿循环中的TH水平改变²³、²⁴、²⁵、²⁶、²⁷、²⁸。因此，BPs可能改变参与TH转运和代谢的基因的DNA甲基化，从而影响胎儿的TH可用性和日后肥胖风险¹²、¹³、¹⁴。然而，目前尚不清楚BPs如何影响这些基因的胎盘DNA甲基化，以及这些修饰是否介导了BPs对后代生长的影响。基于我们之前关于孕期BPs与6个月和12个月大婴儿体脂增加（主要是皮褶厚度）相关的发现⁷，本研究旨在探讨孕期接触BPs与胎盘TH相关DNA甲基化之间的关联，并进一步探讨这些DNA甲基化变化在BPs与婴儿皮褶厚度关联中的潜在中介作用。

研究人群与设计

本研究使用了上海-闵行出生队列研究（S-MBCS）的数据，该队列是一项前瞻性研究，旨在探讨环境暴露对母婴健康的影响。2012年4月至12月期间，共有1,292名孕妇在中国上海闵行妇幼保健医院首次产前检查时纳入研究（妊娠12-16周）。关于招募标准和队列特征的详细信息可另行查阅²⁹。

研究参与者特征

表S4总结了研究参与者的特征。共纳入205对母子，母亲平均年龄为28.97岁，平均妊娠期为39.79周。大多数母亲为初产妇（86.83%），孕前BMI正常（70.94%）。约80%的母亲报告家庭月收入超过4,000元人民币，并具有大学及以上学历。此外，43.63%的母亲报告有被动吸烟经历

讨论

本研究提供了证据，表明孕期接触BPs可能会改变胎盘上TH相关基因的DNA甲基化状态。BPA及其替代品与SLC16A2、SLCO1C1和TTR基因的DNA甲基化水平升高有关；而TCBPA则导致DIO3基因的DNA甲基化水平降低。进一步的中介分析表明，胎盘上SLC16A2的甲基化在孕期接触BPA、BPF和BPS与婴儿皮褶厚度增加之间的关联中起中介作用，这有助于阐明其作用机制

结论

我们的研究提供了新的证据，表明孕期接触BPs会改变胎盘上TH相关基因的DNA甲基化，进而影响婴儿的体脂。中介分析显示，SLC16A2的甲基化介导了BPA、BPF和BPS对婴儿皮褶厚度影响的10%～16%；SLCO1C1的甲基化在BPAF与出生时皮褶厚度降低之间表现出边缘性的中介作用，而DIO3的甲基化可能抑制TCBPA对女孩生长的影响

作者贡献声明

连洪超：撰写——审稿与编辑、软件使用、实验设计。赵元：撰写——审稿与编辑、资源获取、实验设计。张晓华：撰写——审稿与编辑、资源管理、方法学设计。陈瑶：撰写——审稿与编辑、数据可视化、实验设计、资金申请。陈家贤：撰写——初稿撰写、方法学设计、数据分析。苗茂华：撰写——审稿与编辑、研究监督。王子良：撰写——审稿与编辑、研究监督、资金申请

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数据可用性

本研究生成和/或分析的部分或所有数据集尚未公开，但可根据合理要求向通讯作者获取。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（编号22076123、81903346、22406132）、上海市科学技术委员会（编号23ZR1457100）以及国家卫生健康委员会和上海生物医药与制药技术研究院的创新促进计划（项目编号RC2023-03、Q2025-05）的支持。