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为探究 OPFRs 潜在呼吸健康风险，研究人员以 A549 肺癌细胞为模型，用 2D 和 3D 培养评估 7 种 OPFRs 影响。发现 TDCPP、TPhP 降低细胞活力，多类 OPFRs 升高 ROS、IL-8，脂质组显示多种脂质变化，为风险评估提供依据。
在现代生活中，各种塑料制品、电子产品和建筑材料广泛使用有机磷酸酯阻燃剂（OPFRs），它们凭借出色的阻燃性能为人们的生活安全提供了保障。然而，随着 OPFRs 的广泛应用，其潜在的健康风险逐渐引起关注。已有证据表明，OPFRs 可能对呼吸系统健康造成威胁，如导致气道高反应性、肺功能受损甚至具有潜在致癌性。但目前对于 OPFRs 影响肺细胞的具体分子机制尚不完全明确，因此开展相关研究以揭示其毒性作用机制、评估健康风险显得尤为重要。
为了深入探究 OPFRs 对肺细胞的影响，研究人员开展了一系列研究。虽然文中未明确提及研究机构，但其研究成果发表在《Chemistry and Physics of Lipids》上。
研究人员采用了多种关键技术方法来开展研究。首先运用 2D 和 3D 细胞培养技术，以 A549 肺腺癌细胞系为模型，其中 3D 培养使用藻酸盐球体来模拟更接近生理条件的细胞微环境。然后通过细胞活力测定（如刃天青法）、活性氧（ROS）检测（DCFDA 荧光法）、白细胞介素 - 8（IL-8）ELISA 检测等方法评估细胞表型变化。此外，利用脂质组学技术，通过超高效液相色谱 - 高分辨质谱（UHPLC-HRMS）分析和多元统计分析（主成分分析 PCA、偏最小二乘判别分析 PLS-DA）来研究 OPFRs 对细胞脂质组成的影响。
3.1 细胞活力、活性氧诱导和白细胞介素 8 释放
研究人员评估了七种 OPFRs 在不同浓度（25、50 和 100 μM）下对 A549 细胞的生物学影响，包括细胞活力、ROS 诱导和促炎细胞因子 IL-8 的释放。结果显示，在 100 μM 时，仅 TDCPP 和 TPhP 显著诱导细胞死亡，细胞活力分别降至 24% 和 45%，EHDPhP 虽使细胞活力略有下降（至 85%），但无统计学意义，低剂量时对细胞活力无影响。在 ROS 产生方面，TBOEP 随时间增加最为显著，2 小时时 ROS 水平为对照组的 370%，其次是 TPhP、TDCPP 和 TCP，分别增加 273%、263% 和 263%，TEHP 引起中等水平 ROS 增加（160%），而 EHDPhP 和 TCEP 与对照组相比无显著增加。IL-8 水平评估中，100 μM 的 TPhP、TDCPP、EHDPH 和 TBOEP 使 IL-8 产量显著增加，分别上升 189%、175%、171% 和 140%，TCEP、TEHP 和 TCP 有一定程度增加，但 TCP 的增加无统计学意义。
3.2 暴露于 OPFRs 的肺癌细胞脂质组学
对暴露于 25 和 100 μM 不同 OPFRs 化合物的 A549 藻酸盐球体进行脂质组学分析，以评估其对细胞脂质组成的影响。PCA 得分图显示，低剂量时，先前显示细胞活力下降和 IL-8 释放较高的 TPhP、TDCPP、EHDPhP、TCP 和 TBOEP，可通过 2 个主成分与载体样本明显分离，而 TEHP 和 TCEP 暴露样本与载体无法区分；高剂量时，第一主成分可将所有 OPFR 处理与载体样本区分，表明高剂量下所有测试 OPFRs 均诱导涉及脂质谱变化的细胞反应，第二主成分显示 TPhP 处理的脂质谱与其他 OPFRs 非常不同，而 TCEP、TEHP 和 TDCPP 暴露样本聚集在一起。PLS-DA 模型显示，除低剂量的 TCEP 和 TEHP 外，其他处理与 DMSO 之间具有出色的区分分数。通过 VIP 评分和 p 值筛选出重要脂质，高剂量下显示出更一致的脂质变化。所有暴露均呈现甘油三酯（TG）物种增加，低剂量时除 TCEP 和 TEHP 外均已检测到，高剂量下 EHDPhP、TCP、TDCPP 和 TPhP 的 TG 平均 fold 增加为 2.6 至 3.6，TCEP 和 TEHP 较低（1.5 和 1.9 倍），尼罗红染色证实细胞内脂质滴积累，EHDPhP、TPhP 和 TCP 积累最明显。所有处理均出现二酰甘油（DG）物种增加，EHDPhP、TCP、TDCPP 和 TPhP 在高剂量下更一致。磷脂家族中，高剂量下所有 OPFR 暴露均常见磷脂酰肌醇（PI）物种水平增加，醚连接的磷脂酰乙醇胺（PE-O）物种在高剂量的 EHDPhP、TCP、TDCPP、TBOEP 和 TPhP 中也上调。磷脂酰胆碱（PC）和磷脂酰丝氨酸（PS）在不同处理中呈现增减不一的变化。鞘脂家族中，高剂量 OPFRs 处理后许多神经酰胺（Cer）化合物增加，TPhP、EHDPhP 和 TCP 诱导的平均增加最高，低剂量时未呈现明显增加模式；高剂量下所有处理均观察到己糖神经酰胺（HexCer）物种增加，鞘磷脂（SM）在部分高剂量处理中增加或无变化。
4 讨论
OPFRs 在空气和灰尘中的普遍存在使其易被吸入，吸入暴露估计超过通过摄入（如灰尘），因此吸入是评估这些化合物毒性的关键途径。本研究通过 A549 细胞内脂质水平的变化揭示了 OPFRs 的毒性作用及其分子机制，以更好地了解其通过吸入对肺部健康的潜在影响。
从细胞活力、ROS 产生和 IL-8 释放评估来看，TPhP 和 TDCPP 毒性最强，其致死率与 ROS 产生和细胞外 IL-8 水平最高相关，EHDPhP、TBOEP 和 TCP 呈现中等毒性反应，TEHP 和 TCEP 在细胞测试中破坏最小。毒性较高的 OPFRs（TPhP、TDCPP、EHDPhP、TCP 和 TBOEP）在脂质组学特征上也显示出相似趋势，与 TEHP 或 TCEP 暴露相比，TG、DG、Cer、PI 和 PE-O 的平均 fold 变化更高。TG 水平的增加可解释为能量储存增强，这与先前在暴露于多种 OPFRs 的肝细胞癌 HepG2 细胞中的研究结果一致，TG 积累可能影响肺表面活性剂的产生，触发促炎信号通路，加剧和引发如 COPD、哮喘等肺部疾病，在肺癌中还可作为能量来源支持肿瘤生长。PI 的显著增加可能影响表面活性剂生产，其在调节细胞存活、增殖和炎症等多种细胞过程中起核心作用，改变的 PI 代谢与哮喘、COPD 和纤维化等肺部疾病有关。PE-O 脂质的增加可能是对氧化应激的适应性反应，其作为保护性抗氧化剂，可清除 ROS，且是肺表面活性剂的重要组成部分，其水平改变可能显著影响表面活性剂生产，损害肺功能和气体交换效率。神经酰胺作为鞘脂代谢的中心脂质，在调节细胞凋亡中起关键作用，本研究中高剂量 OPFRs 处理后各种神经酰胺物种的显著增加表明细胞凋亡可能是对这些化合物持续存在的一种反应机制，这与最近发现 TPhP、TCP 和 TCEP 等 OPFRs 通过半胱天冬酶 - 3 依赖性线粒体途径诱导 A549 细胞凋亡的结果一致，神经酰胺诱导的细胞凋亡与 COPD、哮喘、纤维化和急性呼吸窘迫综合征等肺部疾病有关。
OPFRs 的毒性与其化学结构有关，毒性最大的化合物要么含有芳香环（TPhP、EHDPhP 和 TCP），要么含有大量氯原子（如 TDCPP，含六个氯原子），毒性较低的 OPFRs 在磷酸基团上连接有脂肪链（TEHP）和较少的氯原子（TCEP，含三个氯原子），TBOEP 具有醚连接的脂肪链，这可能解释了其独特的脂质谱。
本研究的一个局限性是使用了超过环境暴露中通常遇到的剂量，这是因为在较低剂量下，短时间内对细胞活力和其他表型结果的影响可以忽略不计，需要更高的浓度来观察表型变化，识别触发的毒性机制（如 ROS 生成、细胞因子释放、能量储存等），并比较不同化合物的毒性。尽管如此，正如本研究所示，即使不影响活力的低剂量也可能因转录改变而诱导脂质水平的分子变化，因此，未来针对较低剂量和较长时间的研究可能会为受污染室内环境中持续暴露于 OPFRs 触发的生物分子变化和毒性机制提供有价值的见解。
5 结论
本研究首次揭示了暴露于室内环境中常见的七种不同 OPFRs 的肺细胞中显著的脂质水平改变。细胞活力测定、ROS 产生、IL-8 释放和脂质组学分析表明，结构中含有多个氯原子（如 TDCPP）和芳香环（如 TPhP、EHDPhP 和 TCP）的 OPFRs 毒性最强。观察到的甘油三酯（TG）、二酰甘油（DG）、磷脂酰肌醇（PI）、醚连接的磷脂酰乙醇胺（PE-O）和神经酰胺（Cer）等关键脂质类别的增加，可能表明与哮喘和 COPD 等肺部疾病的发病和进展存在潜在联系。这些结果强调了人类接触这些化合物所构成的潜在健康风险，需要进一步研究以更好地了解慢性低剂量暴露对肺稳态和整体呼吸健康的影响。
