环境中的双酚S（BPS）和全氟氧化磺烷（PFOS）对人类脑类器官发育的内分泌干扰作用

双酚S（BPS）和全氟辛酸磺酯（PFOS）通过干扰雌激素受体和甲状腺激素信号通路，影响脑类器官的神经元增殖、皮质分层、突触形成及线粒体功能。低剂量联合暴露显示累积效应，为环境内分泌干扰物风险评估提供新证据。

　　
本研究聚焦于环境内分泌干扰物双酚S（BPS）和全氟辛酸磺酸盐（PFOS）对人类神经发育的潜在影响，采用人诱导多能干细胞（hiPSCs）衍生的大脑类器官模型进行系统性分析。研究通过形态学、分子生物学及表观遗传学等多维度评估，揭示了两种化合物对胎儿脑发育的复杂作用机制。

### 一、研究背景与意义
环境内分泌干扰物（EDCs）因其广泛的生物累积性和跨胎盘穿透能力，成为神经发育领域的研究重点。BPS和PFOS作为典型EDCs，已被证实存在于孕妇尿液中，且具有干扰雌激素和甲状腺激素信号通路的特性。传统动物模型难以模拟人类胚胎发育的时空特异性，而hiPSCs类器官能够精准 recapitulate胎儿期（孕10-16周）脑发育的关键阶段，为研究低剂量、长期暴露的毒性效应提供了新平台。

### 二、实验设计与创新点
研究采用双化合物慢性联合暴露模型（BPS 50nM + PFOS 100nM），暴露周期覆盖类器官发育的关键窗口期（第10天至第40天）。与常规单次高剂量暴露实验相比，该设计更贴近真实环境暴露场景——孕期持续接触微量混合物。特别创新在于：
1. **三维神经微环境影响**：类器官模拟胎儿脑室下区（VLZ）增殖、皮质分层（CP）形成及脉络丛（ChP）发育等核心过程
2. **多维度终点检测**：整合形态测量（类器官面积、圆形度）、增殖活性（Ki-67标记）、神经分化（TBR1/SATB2定位）、突触形成（Synaptophysin/PSD95表达）及代谢通路（OXPHOS复合体）等多重生物标志物
3. **分子机制双通路验证**：同步检测雌激素受体（ERβ/GPER）和甲状腺激素转运蛋白（TTR）的时空表达模式，揭示不同EDCs的作用靶点差异

### 三、核心发现与机制解析
#### （一）BPS对雌激素信号通路的系统性干扰
1. **基因组层面**：ERβ表达量显著降低（p<0.05），直接影响TBR1（皮质层转录因子）的表达调控，导致皮质分层厚度减少达30%-40%
2. **表观遗传层面**：GPER（膜结合雌激素受体）磷酸化水平下降，抑制Akt/mTOR通路激活（pAkt下降18.7%±2.3%），影响神经前体细胞增殖
3. **代谢补偿机制**：通过上调OXPHOS复合体III（UQCRC2）和V（ATP5A）的表达，维持基础能量代谢，但导致线粒体I（NDUFB8）和IV（COXII）活性下降15%-20%

#### （二）PFOS对甲状腺轴的特异性影响
1. **转运蛋白异常**：TTR（甲状腺激素转运蛋白）表达量降低至对照组的62%±7.1%（p<0.001），直接导致类器官内游离甲状腺激素水平下降
2. **神经前体细胞分化受阻**：CTIP2核定位效率提升27.3%±3.8%，表明深皮质层神经元（V-VI层）的分化优势增强，而SATB2核表达量降低14.6%±2.1%，导致表层神经元（II-IV层）发育失衡
3. **线粒体能量代谢重构**：PFOS暴露组复合体I（NDUFB8）活性下降22.4%±2.9%，但复合体III（UQCRC2）表达量上升18.9%±3.2%，形成独特的能量代谢补偿模式

#### （三）协同暴露的叠加效应
1. **类器官体积抑制**：BPS+PFOS组类器官面积较对照组缩小19.8%±2.5%（p<0.001），且皮质层厚度减少达45.3%±6.2%
2. **突触形成双通路抑制**：Synaptophysin表达量降低34.7%±4.1%，PSD95信号强度下降28.9%±3.7%，同时TUNEL检测显示凋亡率无显著变化（p>0.05）
3. **代谢途径分化**：BPS主导的GPER-Akt通路与PFOS激活的TTR-TRβ通路产生拮抗效应，导致OXPHOS复合体表达谱呈现双峰特征

### 四、关键生物学发现
1. **VLZ增殖调控机制**：BPS暴露组Ki-67阳性细胞占比下降至对照组的58.3%±7.2%（p<0.001），同时TBR1表达量降低31.4%±4.1%，表明皮质祖细胞（Radial Progenitors）的自我更新能力受损
2. **皮质分层异常**： SATB2和CTIP2的层特异性表达模式被破坏，形成混合型神经元分布，导致类器官皮质层分化时间延迟12-15天
3. **脉络丛发育悖论**：PFOS暴露组TTR阳性区域面积减少42.1%±5.3%，但线粒体IV复合体活性仅下降9.8%±1.6%，提示甲状腺激素可能通过非直接线粒体途径影响类器官发育

### 五、机制假说与临床启示
1. **雌激素信号通路假说**：BPS通过抑制ERβ nuclear translocation（降幅达27.3%±3.5%）和GPER介导的快速信号转导，导致Akt磷酸化水平下降，影响Notch/Disc1信号轴
2. **甲状腺激素转运假说**：PFOS干扰TTR-NGFR复合物形成，使T3/T4比值下降至0.32±0.04（正常值0.18-0.35），可能通过TRβ信号影响神经嵴细胞迁移
3. **代谢-信号耦合假说**：线粒体OXPHOS复合体表达谱的特异性改变（如复合体III/IV比值上升1.8倍±0.3）可能反映细胞能量代谢策略的适应性调整

### 六、研究局限性及未来方向
1. **模型局限性**：仅使用男性供体来源的hiPSCs（2条系），未来需补充女性样本及脑区特异性分析（如海马与皮层差异）
2. **暴露参数待完善**：未建立浓度-效应关系模型，需补充梯度暴露实验（0.1-100nM）
3. **功能验证缺失**：未检测神经环路连接（如突触传递效率）和认知行为学指标，计划通过光遗传学技术进行功能验证
4. **多通路交互机制**：需进一步解析ERK1/2磷酸化（对照组：85.2±6.1 vs BPS组：72.3±8.7，p=0.03）与mTOR通路的交叉调控

### 七、环境健康政策建议
1. **监管标准优化**：基于类器官模型（40天对应孕14周），建议将BPS暴露阈值设为50nM以下，PFOS设为80nM以下
2. **检测方法革新**：开发基于脑类器官的快速筛查平台，整合3D形态学（类器官面积/圆形度）与蛋白质组学（包含ERα/β、GPER、TTR等15个关键靶点）
3. **风险预测模型**：构建"EDC暴露剂量×敏感靶点（如ERβ/TTR）×发育阶段（孕周）"的三维风险评估模型

该研究首次在人类来源的神经类器官中揭示BPS和PFOS通过独立内分泌轴干扰脑发育的分子机制，证实混合暴露下协同效应存在（BPS+PFOS组效应值=1.72±0.21，显著高于单一暴露组）。为后续制定EDC母婴暴露限值提供了关键证据链，建议将BPS与PFOS的联合暴露纳入孕期环境健康监测体系。