各位讀者好，今天為大家?guī)硪黄褂镁C合運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)毒理學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)和分子對接等前沿研究手段來研究PCPs相關(guān)化學(xué)物質(zhì)與骨關(guān)節(jié)炎（OA）的關(guān)聯(lián)及潛在機(jī)制的純生信高分文章，是由重慶醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院團(tuán)隊(duì)2025年9月在Environment International發(fā)表的，題為“Associations of phenols, parabens, and phthalate compounds related to personal care products with osteoarthritis evidence from population-based and network toxicology studies"。深入探究了個人護(hù)理產(chǎn)品（PCPs）相關(guān)的酚類、 parabens和鄰苯二甲酸酯類化合物與骨關(guān)節(jié)炎（OA）的關(guān)聯(lián)，為PCPs成分的安全管理和OA預(yù)防提供科學(xué)依據(jù)，為環(huán)境與慢性病關(guān)聯(lián)研究提供參考。

發(fā)表雜志：

《Environment International》是環(huán)境科學(xué)與公共衛(wèi)生領(lǐng)域的旗艦期刊，由 Elsevier 出版，創(chuàng)刊于 1978 年，現(xiàn)為月刊開放獲取期刊。其核心定位是通過跨學(xué)科研究，探討環(huán)境與人類健康的交互作用，涵蓋污染物暴露評估、風(fēng)險(xiǎn)治理、氣候變化影響等前沿議題。

2025 年影響因子：9.7 

ISSN：0160-4120

中科院分區(qū)：大類（環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)）和小類（環(huán)境科學(xué)）均為 1 區(qū) Top 期刊

發(fā)文量：每年出版文章數(shù)平均約829篇

發(fā)表成本：APC 費(fèi)用3,790 美元

審稿周期：初審平均約 24 天，送審后 1-3 個月返回意見，投稿到接收平均約 101 天

《Environment International》是環(huán)境科學(xué)與環(huán)境健康領(lǐng)域國際核心期刊，以整合研究、發(fā)高影響力成果、助全球環(huán)境健康治理為目標(biāo)，兼具跨學(xué)科廣、合作強(qiáng)、因子高、審稿高效的特點(diǎn)。科研者研究、專家寫環(huán)境治理綜述均以其為核心平臺，且在傳成果、銜接研究與政策、推跨國治理、護(hù)生態(tài)健康中起關(guān)鍵作用。

研究背景：

骨關(guān)節(jié)炎（OA）是全球致殘率最高的慢性肌肉骨骼疾病，除肥胖、衰老等傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素外，環(huán)境因素（如環(huán)境污染）的作用日益受到關(guān)注。個人護(hù)理產(chǎn)品（PCPs）含酚類、parabens和鄰苯二甲酸酯等化學(xué)物質(zhì)，通過日常使用持續(xù)暴露人體，具有內(nèi)分泌干擾作用，可能影響骨關(guān)節(jié)健康。現(xiàn)有研究多聚焦單一化學(xué)物質(zhì)，忽略混合暴露效應(yīng)，且分子機(jī)制研究多基于動物或細(xì)胞模型，缺乏人群層面機(jī)制解析。因此，本研究旨在通過人群數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)毒理學(xué)結(jié)合，揭示PCPs相關(guān)化學(xué)物質(zhì)與OA的關(guān)聯(lián)及潛在機(jī)制。         

    該研究探討了個人護(hù)理產(chǎn)品（PCPs）相關(guān)的酚類、 parabens 和鄰苯二甲酸酯類化合物與骨關(guān)節(jié)炎（OA）的關(guān)聯(lián)。通過分析美國國家健康與營養(yǎng)檢查調(diào)查（NHANES）數(shù)據(jù)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)毒理學(xué)和分子對接技術(shù)，發(fā)現(xiàn)部分PCPs相關(guān)化學(xué)物質(zhì)（如MCiOP、BP-3、BPA、MeP、PrP）與OA患病率呈正相關(guān)，混合暴露模型顯示整體暴露與OA風(fēng)險(xiǎn)正相關(guān)，并識別出MFAP5和PRELP為潛在關(guān)鍵靶基因。

研究框架：

1.提出問題：

PCPs相關(guān)化學(xué)物質(zhì)（酚類、parabens、鄰苯二甲酸酯）混合暴露是否與OA相關(guān)？其分子機(jī)制是什么？

2. 研究框架：

整合NHANES人群數(shù)據(jù)的流行病學(xué)分析與網(wǎng)絡(luò)毒理學(xué)、分子對接的機(jī)制研究，形成“暴露-關(guān)聯(lián)-機(jī)制"證據(jù)鏈。

3. 研究方法:

采用廣義線性模型、混合暴露模型（WQS、qgcomp、BKMR）分析化學(xué)物質(zhì)與OA的關(guān)聯(lián)；通過網(wǎng)絡(luò)毒理學(xué)篩選靶基因，機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化關(guān)鍵靶點(diǎn)，分子對接驗(yàn)證蛋白-化學(xué)物質(zhì)相互作用。

4. 分析數(shù)據(jù)：

NHANES數(shù)據(jù)校正混雜因素后分析單物質(zhì)及混合暴露效應(yīng)；基因表達(dá)數(shù)據(jù)經(jīng)差異分析、PPI網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建篩選靶基因。

5. 研究結(jié)論：

綜合流行病學(xué)結(jié)果與機(jī)制研究，確定PCPs相關(guān)化學(xué)物質(zhì)對OA的影響及關(guān)鍵靶基因。

工作流程示意圖

結(jié)果解析：

1. 研究對象篩選、化學(xué)品暴露分布及單物質(zhì)與OA的關(guān)聯(lián)

展示6972名研究對象的篩選流程，納入14種個人護(hù)理產(chǎn)品相關(guān)化學(xué)物質(zhì)（檢測頻率≥90%），其中甲基對羥基苯甲酸酯（MeP）濃度最高（56.98 μg/L）。相關(guān)性熱圖顯示鄰苯二甲酸代謝物MEHHP、MEOHP、MECPEP高度相關(guān)（r=0.94-0.98），而BP-3與其他化學(xué)物質(zhì)相關(guān)性較弱（r=0.17-0.25）。單化學(xué)物質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)MCiOP、BP-3、BPA、MeP、PrP與骨關(guān)節(jié)炎（OA）呈顯著正相關(guān)，MnBP和MBzP呈負(fù)相關(guān)。

2. 個人護(hù)理產(chǎn)品相關(guān)化學(xué)物質(zhì)混合暴露與OA的總體關(guān)聯(lián)

采用加權(quán)分位數(shù)和（WQS）、分位數(shù)G計(jì)算（qgcomp）和貝葉斯核機(jī)器回歸（BKMR）模型分析混合暴露效應(yīng)。WQS模型顯示化學(xué)物質(zhì)總體暴露與OA正相關(guān)（OR=1.28），MiBP（0.28）和MCiOP（0.25）權(quán)重最高；qgcomp模型驗(yàn)證總體效應(yīng)（OR=1.56），BP-3（0.17）和BPA（0.15）貢獻(xiàn)最大。BKMR模型進(jìn)一步證實(shí)混合暴露的正向關(guān)聯(lián)，MCiOP、MiBP、PrP在固定其他化學(xué)物質(zhì)濃度時仍與OA顯著相關(guān)。

3. 基于網(wǎng)絡(luò)毒理學(xué)的OA潛在靶基因篩選

整合4個GEO數(shù)據(jù)集的OA差異表達(dá)基因與14種化學(xué)物質(zhì)的預(yù)測靶點(diǎn)，得到37個交集基因。GO富集顯示這些基因主要參與細(xì)胞外基質(zhì)構(gòu)成、糖胺聚糖結(jié)合等生物學(xué)過程。蛋白互作網(wǎng)絡(luò)分析（PPI）識別3個核心模塊，其中Cluster1評分最高（6.857），CytoHubba插件篩選出FMOD、CLEC3B、MFAP5等15個樞紐基因。

4. 機(jī)器學(xué)習(xí)模型篩選關(guān)鍵特征基因

構(gòu)建113個機(jī)器學(xué)習(xí)模型，LASSO+GBM模型表現(xiàn)zui you（平均AUC最高）。通過LASSO回歸和GBM模型特征重要性分析，結(jié)合PPI樞紐基因和模塊分析結(jié)果，篩選出CLEC3B、PRELP、MFAP5三個關(guān)鍵靶基因，其ROC曲線顯示良好的OA預(yù)測能力（AUC>0.77）。

5. 關(guān)鍵靶蛋白（MFAP5、PRELP）與個人護(hù)理產(chǎn)品化學(xué)物質(zhì)的分子對接驗(yàn)證

分子對接顯示MFAP5與BP-3、BPA、MCiOP、MBzP穩(wěn)定結(jié)合（親和力<-5 kcal/mol）；PRELP與BP-3、BPA、MECPEP等10種化學(xué)物質(zhì)穩(wěn)定結(jié)合（親和力<-5 kcal/mol）。結(jié)果驗(yàn)證了關(guān)鍵靶基因與化學(xué)物質(zhì)的直接相互作用。

研究結(jié)論：

PCPs相關(guān)的酚類、parabens和鄰苯二甲酸酯化合物與OA患病率顯著相關(guān)，混合暴露整體增加OA風(fēng)險(xiǎn)；MFAP5和PRELP可能是PCPs影響OA的潛在關(guān)鍵靶基因，通過調(diào)控細(xì)胞外基質(zhì)等途徑參與OA病理過程。

研究的創(chuàng)新性：

shou次整合人群混合暴露模型（WQS、qgcomp、BKMR）與網(wǎng)絡(luò)毒理學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)，系統(tǒng)解析PCPs相關(guān)化學(xué)物質(zhì)與OA的關(guān)聯(lián)及分子機(jī)制；識別MFAP5和PRELP為全新OA環(huán)境暴露相關(guān)靶基因。

研究的不足之處：

橫斷面研究無法確定因果關(guān)系；OA診斷依賴自我報(bào)告可能存在偏倚；尿中化學(xué)物質(zhì)濃度僅反映短期暴露；機(jī)制研究缺乏體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

研究展望：

建立前瞻性隊(duì)列驗(yàn)證暴露與OA的時序關(guān)聯(lián)；通過細(xì)胞/動物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證MFAP5、PRELP的功能及化學(xué)物質(zhì)的作用機(jī)制；探索PCPs與其他環(huán)境污染物的聯(lián)合效應(yīng)；開發(fā)基于關(guān)鍵基因的OA早期診斷標(biāo)志物或干預(yù)靶點(diǎn)。

研究意義：

揭示環(huán)境化學(xué)物質(zhì)對OA的影響，為PCPs成分的安全管理和OA預(yù)防提供科學(xué)依據(jù)；提出的“流行病學(xué)-網(wǎng)絡(luò)毒理學(xué)-分子對接"研究范式可為環(huán)境與慢性病關(guān)聯(lián)研究提供參考。