《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Platelet mitochondrial DNA methylation mediates the association of bisphenol, phthalate, and paraben exposures with type 2 diabetes mellitus: An exploratory nested case-control study
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本文探讨环境内分泌干扰物(EDCs)混合暴露对老年人群2型糖尿病(T2DM)风险的影响及血小板线粒体DNA(mtDNA)甲基化的中介作用。研究通过巢式病例对照设计，应用WQS和BKMR模型分析发现，邻苯二甲酸酯(PAEs)和尼泊金酯(PBs)的个体及混合暴露均与T2DM风险正相关，其中DnPrP、DEHP等为主要贡献者。中介分析证实，血小板mtDNA上MT-COX3基因的甲基化水平显著介导了多种PAEs和PBs与T2DM的关联。该研究揭示了EDCs暴露与T2DM风险关联的新分子机制，提示血小板mtDNA甲基化可作为潜在的早期预警生物标志物。
随着生活方式的改变和环境污染的加剧，糖尿病已成为全球性的公共卫生挑战。在中国，2型糖尿病(T2DM)患者数量已位居世界首位。除了遗传和生活方式因素，越来越多的证据将目光投向了我们日常生活中无处不在的“隐形威胁”——环境内分泌干扰物(EDCs)。这类化学物质广泛存在于塑料制品、化妆品、食品包装等日常用品中，它们可以干扰人体正常的内分泌功能。双酚类(BPs)、邻苯二甲酸酯类(PAEs)和尼泊金酯类(PBs)是其中最常见的三类。然而，人们往往是同时暴露于多种污染物的“混合汤”中，而非单一物质。现有研究多关注单一暴露，对于混合暴露的健康效应，特别是在分子层面如何影响疾病发生，所知甚少。同时，糖尿病及其并发症给患者和医疗系统带来了沉重的负担，寻找有效的早期预警生物标志物至关重要。
线粒体作为细胞的“能量工厂”，其DNA(mtDNA)的异常与多种代谢疾病相关。有趣的是，由于缺乏组蛋白的保护，mtDNA对环境污染物格外敏感。近年来，表观遗传修饰，特别是DNA甲基化，被认为是连接环境暴露与疾病的重要桥梁。那么，EDCs的暴露是否会通过改变血小板（一种无细胞核的血细胞，其mtDNA可避免核基因干扰）中线粒体DNA的甲基化，进而影响2型糖尿病的风险呢？为了解开这个谜团，来自天津大学的研究团队开展了一项深入探索。
本研究发表在国际期刊《Ecotoxicology and Environmental Safety》上。研究人员基于天津的ELEFANT老年队列，采用了一项巢式病例对照研究设计。他们从队列中筛选出在3年随访期间新发T2DM的119名老年患者作为病例组，并按照性别、年龄和体重指数(BMI)以1:2的比例匹配了238名健康对照。研究的关键技术方法包括：使用高效液相色谱-质谱联用技术(HPLC-MS)定量检测参与者血浆中34种BPs、PAEs和PBs代谢物的暴露水平；通过亚硫酸氢盐焦磷酸测序技术测定血小板mtDNA上三个关键基因(MT-COX1、MT-COX2、MT-COX3)特定位点的甲基化水平；运用加权分位数和回归(WQS)与贝叶斯核机回归(BKMR)两种先进的统计模型评估污染物的混合暴露效应；并采用中介分析探索mtDNA甲基化在暴露与疾病关联中的潜在介导作用。
3.1. 参与者特征与污染物分布
与对照组相比，新发T2DM组的收缩压、空腹血糖和血清丙氨酸氨基转移酶水平显著更高。甲基化水平分析显示，T2DM患者血小板MT-COX1基因Pos1位点的甲基化水平显著低于对照组，而MT-COX2和MT-COX3基因各检测位点的甲基化水平均显著高于对照组。在检测的多种EDCs中，11种污染物的检出率超过75%并被纳入后续分析，其中DBP的几何平均浓度最高。
3.2. EDCs与T2DM风险的关联
条件logistic回归分析显示，在调整混杂因素后，多种PAEs（如DEP、DBP、DMP、DEHP、DAlP、DnPrP）和PBs（MP）的较高浓度分位数与T2DM风险呈显著正相关。例如，MP的最高分位数(Q4)使T2DM风险增加了约4倍。趋势检验表明，DEP、DBP、DMP、DAlP、DnPrP和MP的暴露与T2DM风险存在显著的剂量-反应关系。相比之下，双酚类(BPAF和BPA)则显示出负相关或非线性关联。
3.3. EDCs与T2DM生物标志物的关联
广义线性模型分析发现，特定的EDCs暴露与血小板mtDNA甲基化水平改变相关。例如，BPA浓度与MT-COX1甲基化正相关；MP、DEP、DMP、DEHP、DnPrP和DAlP的浓度均与MT-COX3基因各检测位点的甲基化水平呈显著正相关。
3.4. 生物标志物与T2DM风险的关联
条件logistic回归分析进一步证实，血小板MT-COX1基因的甲基化水平与T2DM风险呈显著负相关，而MT-COX3基因所有位点的甲基化水平均与T2DM风险呈显著正相关。MT-COX2的甲基化则在调整模型后未显示显著关联。
3.5. WQS回归模型评估EDCs混合暴露与T2DM的关联
WQS模型结果表明，BPs、PAEs和PBs的混合暴露指数与T2DM风险显著正相关。权重分析指出，DnPrP、DEHP、DBP、DMP和MP是混合效应中的主要贡献者。
3.6. BKMR模型评估EDCs混合暴露与T2DM的关联
BKMR模型虽然整体效应的置信区间较宽，未达统计学显著水平，但趋势显示T2DM风险随混合暴露水平增加而上升。该模型同样识别出DBP、DnPrP、DEHP和DEP为关键贡献污染物，并揭示了DEHP、DnPrP和DiBP与T2DM风险之间存在非线性剂量-反应关系，以及部分污染物之间存在潜在的交互作用。
3.7. 中介分析
根据Baron等人提出的中介分析标准，研究人员聚焦于MT-COX3基因的甲基化。结果发现，MT-COX3基因的甲基化水平（包括Pos1、Pos2位点及平均值）显著介导了MP、DEP、DMP、DEHP、DnPrP和DAlP等多种PAEs和PBs与T2DM风险之间的关联。介导比例在35.93%到70.17%之间，其中DMP与MT-COX3平均值甲基化的中介比例高达70.17%。
本研究首次在老年人群中证实，血小板线粒体DNA(mtDNA)甲基化在环境内分泌干扰物(EDCs)暴露与2型糖尿病(T2DM)风险之间扮演了重要的“中介”角色。结论可以归纳为以下几点：首先，个体及混合暴露于邻苯二甲酸酯类(PAEs)和尼泊金酯类(PBs)，特别是DnPrP、DEHP、DBP和MP，会显著增加老年人群罹患T2DM的风险。其次，这些EDCs的暴露会特异性地改变血小板mtDNA上关键基因（尤其是MT-COX3）的甲基化状态。最后，也是最重要的一点，MT-COX3基因的甲基化升高，部分地解释了PAEs和PBs暴露为何会导致T2DM风险增加，其介导比例相当可观。
这项研究的意义深远。在科学层面，它创新性地将环境暴露、表观遗传改变（线粒体DNA甲基化）和慢性代谢性疾病（T2DM）联系起来，为理解EDCs致病的分子机制提供了新的视角和直接的人群证据。在应用层面，研究提示血小板mtDNA甲基化，尤其是MT-COX3的甲基化水平，有潜力成为一种新型、微创的液体活检生物标志物。它可用于识别在出现高血糖临床症状之前的高风险老年个体，从而实现T2DM的早期预警和风险分层，为针对性预防干预措施的及时实施提供可能。尽管研究存在单时间点暴露测量、样本局限于老年人等局限性，但其发现为在更广泛人群中开展深入机制研究和预防实践奠定了重要基础，对于应对日益严重的糖尿病公共卫生挑战具有积极意义。
