《Journal of Environmental Sciences》：Polycyclic aromatic hydrocarbons exposure induced early pregnancy loss through epigenetic regulation of SDHB
编辑推荐：
本研究检测早孕流产（SA）患者及健康孕妇绒毛膜中多环芳烃（PAHs）浓度，发现SA组PAHs浓度显著升高。基因组甲基化分析揭示SA绒毛膜SDHB基因甲基化水平降低，表达上调，且PAHs积累与SDHB甲基化呈负相关。实验证实PAHs暴露通过调控SDHB甲基化及表达抑制滋养细胞增殖，增加SA风险。
欧坤林|张丹瑜|雷新星|张思琪|杨杰|张宁芳|聂彪|袁小鹏
深圳市人民医院实验室医学部（济南大学第二临床医学院；南方科技大学第一附属医院），中国广东省深圳市518020
摘要
自然流产（SA）是一种常见的不良妊娠结局，对女性的身心健康造成严重影响。多环芳烃（PAHs）是最普遍的环境内分泌干扰物之一，已知具有生殖和发育毒性。应研究PAHs的积累及其对自然流产发生率的影响。在本研究中，我们测量了15例自然流产病例和14例对照组的人类绒毛组织中的PAHs含量。自然流产患者的PAHs浓度显著高于对照组（98.07 ± 25.50 μg/g vs 125.0 ± 24.28 μg/g，P = 0.0071）。全基因组甲基化分析显示，代谢和凋亡信号通路与自然流产有关。与对照组相比，自然流产患者的绒毛组织中琥珀酸脱氢酶复合体铁硫亚基（SDHB）的DNA甲基化程度降低，SDHB表达增加，琥珀酸水平下降。绒毛组织中PAHs的积累与SDHB的甲基化程度呈负相关。此外，菲（Phe）暴露会抑制人类滋养层细胞的增殖并增加SDHB的表达。综上所述，PAHs暴露会上调SDHB水平，抑制琥珀酸积累，并增加自然流产的风险。
引言
自然流产（SA）是指妊娠20周之前胚胎自然死亡的情况，发生率高达30%（Magnus等人，2019；Quenby等人，2021；Rossen等人，2018；Wesselink等人，2024）。自然流产与长期心理健康问题及潜在的产科并发症风险增加有关，并且会对孕妇产生即时生理和心理影响（Farren等人，2020；Saraswat等人，2010）。导致自然流产的因素有很多，包括染色体异常、遗传性血栓形成和免疫反应（Christiansen，2021）。然而，40%-50%的自然流产病例的病因仍不清楚（Weselak等人，2008）。应识别可改变的风险因素以预防和治疗自然流产。
环境污染物，包括空气污染物（如PM2.5）和新兴污染物（如微塑料），通过引起胎盘功能障碍、炎症和干扰胎儿发育，与流产风险增加有关，从而影响妊娠的维持并增加自然流产的发生（Sun等人，2025；Wang等人，2025；Zhang等人，2019）。多环芳烃（PAHs）是一类持久性有机污染物，来源于煤、化石燃料、木材和烟草等材料的不完全燃烧（Gearhart-Serna等人，2021）。由于PAHs在环境中的广泛存在，人类接触PAHs通常是慢性且低水平的，主要通过吸入、摄入和皮肤吸收途径进入体内（Monteiro等人，2024）。先前的流行病学研究已将PAHs暴露与不良生殖结局（包括自然流产）联系起来（Green等人，2009；Wu等人，2010）。最近的研究还表明，苯并（a）芘（BaP）暴露会导致人类滋养层细胞的各种功能障碍并诱发流产（Chen等人，2024；Guo等人，2024；Wang等人，2023）。人类长期暴露于环境中普遍存在的低水平PAHs混合物中。直接将PAHs混合物与自然流产联系起来的可靠临床证据仍然有限。识别绒毛组织中的早期变化对于理解环境因素对妊娠的影响至关重要。
自然流产的发生被认为与妊娠前三个月母胎界面的发育不完全有关（Cui等人，2012）。为了促进健康的母胎关系的建立，有效的滋养层侵袭和增殖对于胚胎着床和胎盘发育至关重要（Martínez-Zamora等人，2012）。在生理条件下，人类绒毛外滋养层的侵袭和增殖能力在妊娠前三个月会增加，然后在胎儿着床后下降；然而，在病理条件下，这种下降会异常发生。驱动这一现象的分子机制可能与胎盘内的异常甲基化有关（Wang等人，2021）。作为关键的表观遗传修饰，DNA甲基化对于调节基因表达、稳定基因组、介导X染色体失活和控制基因组印记以及修饰染色质至关重要（Moore等人，2013）。来自体内和体外研究的证据越来越多地支持PAHs暴露与DNA甲基化表观遗传改变之间的联系（Mortillo和Marsit，2023；Ou等人，2024；Wu等人，2023）。对自然流产患者胎盘样本的定量评估显示，TET2和TET3的表达显著上调，进一步强调了这些表观遗传调节因子在IGF2、CDKN1C和MEST等印记基因中的作用（Vasconcelos等人，2019）。利用全基因组甲基化测序的研究发现，SGK1和CREB5的异常甲基化可能扰乱子宫内膜中这些基因的调控，导致细胞增殖和活性受损——这是自然流产的一种公认的病理机制（Zhou等人，2021）。绒毛组织中的这些DNA甲基化改变在PAHs与自然流产之间的生物学机制方面仍不明确。
在本研究中，我们使用气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）技术测量了早期妊娠人类绒毛组织中的PAHs含量，并通过全基因组甲基化分析来描述甲基化图谱。我们研究了PAHs积累与琥珀酸脱氢酶复合体铁硫亚基（SDHB）的表观遗传调控功能之间的关系，并比较了自然流产患者和非自然流产患者的绒毛组织中SDHB的表达情况。我们还旨在确定SDHB在自然流产绒毛组织和PAH暴露滋养层细胞中的调控功能。这些发现阐明了环境因素在自然流产病因中的作用，从而为未来关于PAHs生殖毒性的研究提供了支持，并有助于自然流产的预防工作。
患者和样本收集
所有绒毛样本和血清均来自要求在妊娠早期（6-9周）进行选择性人工流产的女性，以及那些通过反复阴道超声检查发现妊娠囊为空或胚胎/胎儿无心脏活动的女性。这两组样本中不包括以下情况的患者：（1）生殖器畸形；（2）胎儿或父母的染色体异常；（3）代谢问题
PAHs在早期妊娠丢失患者中趋于积累
为了确定PAHs暴露是否与早期妊娠丢失风险增加有关，我们从两个队列中获取了绒毛组织样本：一组是被诊断为自然流产的患者，另一组是因非医疗原因终止妊娠的临床健康孕妇。母亲的详细信息见附录A表S3。随后，我们使用气相色谱-串联质谱技术测定绒毛组织中的PAHs化合物浓度，以探讨其分布情况
讨论
在本研究中，我们发现自然流产患者的Nap、BaP、Flu、DBalP和总PAHs浓度显著高于对照组。根据对自然流产患者绒毛组织的WGBS分析，与DNA甲基化相关的基因在代谢、细胞粘附和凋亡相关通路中显著富集。SDHB的启动子区域甲基化水平显著低于对照组，而自然流产患者的SDHB基因表达显著增加。
结论
尽管本研究的样本量和组织异质性存在局限性，但我们的发现仍然表明PAH暴露是流产的重要环境风险因素。观察到的SDHB启动子区域的DNA甲基化改变，特别是由PAHs暴露引起的改变，促进了SDHB的表达并减少了琥珀酸的积累，这可能影响妊娠结局。
作者贡献声明
欧坤林：撰写初稿、方法学设计、实验实施、数据分析、数据管理。张丹瑜：方法学设计、实验实施。雷新星：数据可视化、结果验证、方法学设计。张思琪：方法学设计、数据分析。杨杰：方法学设计。张宁芳：方法学设计、数据分析。聂彪：项目监督。袁小鹏：撰写、审稿与编辑、项目监督、资金争取、概念构思。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本工作得到了深圳市科技创新委员会（编号ZDSYS20111002）、广东省临床医学研究中心（编号2023B110008）和深圳市科技计划（编号JCYJ20250604141712016）的支持。
