《Journal of Hazardous Materials》：DNA Methylation Mediates the Association Between Organochlorine Pesticides and MASLD: An Epigenome-wide Association Study with Integrated AOP Framework
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本研究通过大规模人群队列分析，发现有机氯农药（OCPs）暴露通过DNA甲基化机制介导代谢相关脂肪性肝病（MASLD）的发生，鉴定出18个新型OCPs相关DNA甲基化 probes，其中8个在横断面分析中显著介导β-HCH与MASLD的关联，纵向分析显示RUNX3基因甲基化位点cg27402362介导5.22%的关联效应，并构建了包含脂代谢、氧化应激等关键通路的AOP网络，为OCPs致肝损伤机制提供新证据。
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华中科技大学同济医学院公共卫生学院，教育部环境与健康重点实验室及国家环境健康重点实验室（孵化器），职业与环境健康系，武汉，430030，中国
摘要
长期接触有机氯农药（OCPs）与DNA甲基化改变和代谢性疾病有关，但其具体的甲基化模式及其在代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）中的介导作用仍不清楚。我们对2,905名成年人进行了全基因组关联研究，使用Illumina EPIC阵列测量了19种血清中的OCPs和血液DNA甲基化情况。通过线性回归确定了差异甲基化探针（DMPs），并进行了中介分析以评估它们对MASLD的介导作用。我们还构建了一个综合不良结局路径（AOP）网络来阐明潜在机制。发现了18种新的与OCPs相关的DMPs，其中11种与普遍存在的MASLD相关，4种与新发MASLD相关，有3种探针在两者中均有重叠（cg17075888、cg27402362和cg11024682）。在横断面分析中，8种DMPs（如ABCG1、CPT1A、SREBF1）在β-HCH与普遍存在的MASLD之间的关联中起到了统计学上的中介作用，占15.90%。进一步的纵向分析提供了更强的证据，表明cg27402362（RUNX3）在β-HCH与新发MASLD之间的关联中起到了5.22%的中介作用。AOP网络包括6个分子启动事件和19个关键事件，涉及脂质代谢、氧化应激以及免疫和炎症途径。本研究提供了新的基于人群的证据，表明OCP暴露可能通过DNA甲基化机制与MASLD的发展有关。AOP框架进一步增强了OCP诱导的肝毒性的机制合理性，并提高了我们对OCP相关MASLD的理解。
引言
尽管自2004年《斯德哥尔摩公约》实施全球监管以来，有机氯农药（OCPs）在人体中的检测仍然普遍存在[1]、[2]。饮食是主要的暴露途径，这些物质被肠道吸收并储存在富含脂质的组织中，导致长期的内部暴露[3]。越来越多的证据表明，OCPs与代谢紊乱有关，包括血脂异常、肥胖、糖尿病和代谢综合征[4]、[5]。这些关联可能部分归因于脂质代谢紊乱、线粒体功能障碍和炎症反应等机制[6]、[7]。值得注意的是，OCPs最近被证实与代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）有关，这是全球主要的慢性肝病，引发了日益严重的公共卫生问题[8]、[9]。MASLD影响了全球超过三分之一的人口，并且与心血管疾病（CVD）、慢性肾病和非肝脏恶性肿瘤有很强的关联[10]、[11]。除了这些代谢变化外，新兴研究表明OCPs还可能引起表观遗传变化，特别是DNA甲基化[12]，这可能促进MASLD的发展[13]、[14]、[15]。然而，OCPs与MASLD关联背后的具体DNA甲基化模式尚未得到充分探索。
流行病学研究表明，OCPs可能会破坏DNA甲基化谱型，为其对MASLD发病机制的长期代谢影响提供了生物学上的合理解释[14]、[16]。首个将OCPs与全球DNA低甲基化联系起来的证据来自格陵兰因纽特人（n = 70）的研究，该人群具有较高的OCP暴露负担[17]。后续研究在韩国[18]、[19]、日本[20]、中国[21]、美国[22]、[23]以及北极和欧洲[24]、[25]、[26]的人群中发现了OCP相关的DNA甲基化变化。然而，这些研究依赖于低分辨率的全基因组或靶向DNA甲基化检测方法（如焦磷酸测序、LUMA或Illumina 450k），并且由于样本量小，得出的结果并不一致。最近的一项使用Illumina EPIC阵列进行的全基因组关联研究（EWAS）调查了欧洲男性农民（n = 1,170）的农药使用情况，但其暴露评估基于自我报告的农药使用情况，大多数被禁用的OCPs没有发现差异甲基化探针（DMP）[27]。迄今为止，还没有大规模的EWAS使用EPIC阵列在成人人群中评估血液中的OCP浓度，这突显了在真实暴露条件下识别OCP相关DNA甲基化特征的必要性。
同时，越来越多的研究表明异常DNA甲基化在MASLD的发展中起着重要作用[28]、[29]、[30]，它可能作为环境化学物质与代谢功能障碍之间的机制联系[13]、[31]。与MASLD相关的甲基化变化与脂质代谢紊乱[32]、中间代谢和胰岛素/胰岛素样信号通路[33]的失调有关。一项整合的甲基组-转录组研究发现，在MASLD的不同严重程度阶段存在广泛的DMPs；差异甲基化基因参与了脂肪性肝炎、纤维化和致癌过程[34]。核受体介导的通路，特别是过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）信号通路也得到了广泛研究；例如，血浆DNA中PPARγ启动子的过度甲基化反映了MASLD患者的肝纤维化严重程度[35]。此外，最近的一项系统评价强调了细胞衰老、长寿和局部黏附作为MASLD进展中的表观遗传调控过程[28]。尽管有越来越多的证据支持DNA甲基化在内分泌干扰化学物质暴露和MASLD发病机制中的作用，但DNA甲基化是否介导OCPs与MASLD之间的关联仍不清楚。
不良结局路径（AOP）是一个结构化的框架，将分子启动事件与不良结局联系起来，这些事件在分子、细胞、组织和生物体层面存在关键联系[36]。基于毒理学研究（高通量筛选、化学物质无关研究、机制证据）的现有数据知识，可以构建AOP来阐明复杂疾病背后的系统生物学变化[37]。到目前为止，AOP wiki中已经提出了几个与肝脂肪变性相关的线性AOP，强调了脂质积累、氧化应激和线粒体功能障碍等途径。然而，一个先进的、整合的MASLD AOP网络尚未建立，该网络通过共享的关键事件和关键事件关系整合了来自多个线性AOP的信息。更重要的是，目前还没有AOP网络从合理的分子启动事件角度探讨OCP暴露与MASLD之间的机制关联。
在这项研究中，我们首先使用Illumina EPIC阵列在中国东丰-同济（DFTJ）队列（n = 2,905）的成人人群中研究了与OCPs相关的DNA甲基化特征。我们还在横断面和纵向分析中探讨了DNA甲基化在OCPs与MASLD关联中的潜在介导作用。最后，我们构建了一个综合AOP网络来说明OCPs与MASLD之间的假设机制框架。
研究人群
研究人群
本研究是在DFTJ队列中进行的，该队列是一项始于2008年的纵向研究，旨在探讨中年及以上中国成年人的基因-环境相互作用[38]。在招募过程中，通过半结构化问卷和健康检查收集了关于人口统计特征、生活方式因素和医疗记录的全面信息。本分析基于2013年DFTJ队列调查收集的基线数据（n =
基本特征
表1展示了研究参与者的特征。在横断面调查中，我们包括了1,632名非MASLD参与者和996名MASLD患者。与非MASLD组相比，MASLD组更有可能是女性（57.23%），且曾经吸烟（27.11%）或曾经饮酒（26.91%）的比例较低（所有P < 0.05）。MASLD组的中位SBP（145.00 mmHg）、DBP（82.00 mmHg）、FPG（6.10 mmol/L）、HbA1c（5.80%）、BMI（26.18 kg/m2）、WC（89.00 cm）、TC（4.92 mmol/L）和TG（1.62 mmol/L）水平较高。
讨论
这是首次使用高分辨率Illumina EPIC阵列（>850,000个CpG位点）在成人人群中进行的血清OCP水平EWAS研究，也是首次探讨DNA甲基化在OCPs与MASLD关联中的潜在介导作用的研究。通过整合EWAS发现、中介分析和AOP网络构建，我们提供了关于OCPs如何促进MASLD发展的新机制见解。我们发现了18种新的与OCPs相关的DMPs，其中8种显示出
结论
本研究提供了新的基于人群的证据，表明OCP暴露可能通过DNA甲基化机制与MASLD的发展有关。我们发现了18种与OCPs相关的DMPs，其中cg27402362（RUNX3）显示出显著的纵向介导作用。与AOP框架的整合揭示了包括脂质代谢、氧化应激以及免疫和炎症反应在内的关键途径，增强了OCP诱导的肝毒性的机制合理性。这些DMPs
环境意义
有机氯农药（OCPs）是普遍存在的持久性有机污染物，它们对DNA甲基化改变和代谢性疾病构成重大风险。随着代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）成为全球主要的健康负担，明确其环境病因学至关重要。本研究调查了OCPs特定的DNA甲基化模式，探讨了它们在MASLD中的介导作用，并构建了一个综合不良结局路径（AOP）网络。我们的发现
CRediT作者贡献声明
文慧莉：数据整理。玉英文：数据整理。胜利陈：数据整理。慧赵：数据整理。珍音：调查、数据整理。成勇家：调查、数据整理。国荣中：调查、数据整理。陶静：监督、方法学。宇媛：监督、方法学。环国：写作-审稿与编辑、监督、方法学、概念化。超龙王：监督、方法学。子伟朱：数据整理。尤彤友：写作-审稿与编辑，
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。
致谢
我们感谢华中科技大学同济医学院的所有研究参与者和项目工作人员对这项研究的宝贵贡献。这项工作得到了国家自然科学基金[项目编号82021005、82192903和82373667]、湖北石神实验室首席科学家研究项目[项目编号HSL2024SX0003]、中央高校基本科研业务费[项目编号2019kfyXMBZ015]的支持；
