慢性口服毒死蜱通过表观遗传调控紊乱诱导小鼠肝代谢功能障碍

本研究揭示毒死蜱（CPF）通过耗竭肝脏胆碱、降低DNA甲基化转移酶（Dnmt1）及甲基化相关基因（Mthfr、Tet2）表达，引发全基因组低甲基化，进而导致线粒体功能障碍、氧化应激（ROS）升高和葡萄糖转运蛋白（Glut2）表达异常，阐明其作为内分泌干扰物通过表观遗传机制诱发代谢紊乱的新型肝毒性机制。

　　

Highlights

• 毒死蜱（CPF）暴露显著降低肝脏胆碱水平并诱导全基因组低甲基化

• CPF下调DNA甲基化调控基因（Dnmt1、Mthfr、Tet2）的表达

• CPF暴露引发氧化应激和线粒体功能受损

• CPF通过升高血清皮质酮水平发挥内分泌干扰作用

• CPF导致葡萄糖不耐受和肝糖原积累并改变Glut2表达

Introduction

毒死蜱（CPF）是一种广泛用于农业害虫防治的广谱有机磷农药（OP）。其主要作用机制是通过不可逆地抑制乙酰胆碱酯酶（AChE），导致中枢神经系统过度胆碱能信号传递从而引发神经毒性。然而越来越多证据表明，CPF还可作为内分泌干扰物，通过非胆碱能机制对多种器官系统产生毒性效应。

Animals and Ethics

所有动物实验均遵循印度政府《1960年防止虐待动物法》下设的实验动物控制与监督委员会（CCSEA）指南进行。CCSEA框架符合欧盟指令2010/63关于用于科学目的动物保护的核心原则与福利要求，以及美国国立卫生研究院（NIH）《实验室动物护理与使用指南》。所有实验方案均获得国家动物生物技术研究所机构动物伦理委员会（IAEC）批准（批准号：NIAB/IAEC/2022/01/02）。

Oral exposure to CPF attenuated body weight gain

对毒死蜱（CPF）暴露后小鼠体重变化（以处理第0日为基准）的评估显示，与溶剂对照组（VH）相比，CPF暴露组小鼠生长显著减缓（图1A）。然而，CPF暴露组与VH组小鼠的总体重未见显著差异（图1B）。此外，CPF暴露组小鼠体重增长减缓并非由摄食量改变引起，因为CPF处理组与VH组小鼠摄食量相近（图1C）。

CPF exposure increased the liver weight and induced hepatic ROS production

口服CPF暴露显著增加小鼠肝脏重量（图2A），并诱导肝脏活性氧（ROS）水平升高（图2B），表明CPF引发了肝脏氧化应激状态。

Discussion

有机磷农药（OPs）（包括毒死蜱CPF）常被用于农作物和牲畜的害虫防治。大量证据表明CPF可作为内分泌干扰物，意外暴露会对人类和动物健康产生不利影响。尽管CPF主要通过结合并抑制乙酰胆碱酯酶（AChE）发挥作用，但近年研究发现其可通过非胆碱能机制诱导多种毒性效应，特别是代谢和内分泌紊乱。本研究首次揭示CPF通过耗竭肝脏胆碱、破坏DNA甲基化相关基因表达并诱导表观遗传紊乱，进而导致肝代谢功能障碍的新机制。

Conclusion

本研究揭示了此前未报道的CPF诱导肝毒性的表观遗传机制。结果表明CPF暴露通过改变DNA甲基化相关基因表达并降低全基因组DNA甲基化水平，破坏了肝脏表观基因组。值得注意的是，CPF暴露小鼠肝脏胆碱水平显著降低，提示胆碱耗竭与表观遗传失调之间存在潜在因果关系。这些发现突出了CPF诱导代谢紊乱的新型表观遗传机制，为开发针对OP induced肝毒性的干预策略提供了新方向。