在环境相关浓度下，增加S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosyl methionine）能够增强由6-PPD醌诱导的线粒体未折叠蛋白反应（mitochondrial unfolded protein response）的抑制作用，这种效应发生在秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）中

《Environmental Pollution》：Increased S-adenosyl methionine strengthens the suppression in mitochondrial unfolded protein response induced by 6-PPD quinone at environmentally relevant concentrations in Caenorhabditis elegans

线虫暴露于6-PPDQ后，甲硫氨酸（MS）含量因msra-1基因表达抑制而降低，同时SAM合成增强（sams-1/sams-5基因上调），激活线粒体SAM转运蛋白slc-25A26和tRNA甲基转移酶trmt-10C.2，导致mt UPR抑制（haf-1/clpp-1基因表达下调）。RNA干扰敲除slc-25A26或trmt-10C.2可缓解线粒体功能障碍，补充甲硫氨酸能逆转该效应，揭示SAM代谢增强是6-PPDQ通过抑制mt UPR损害线粒体功能的关键机制。

　　

王玉星|胡国成|王大勇

中国东南大学医学院环境医学工程教育部重点实验室，南京

摘要

6-PPD醌（6-PPDQ）的暴露会导致线粒体功能障碍；然而，其潜在机制仍不清楚。在细胞中，S-腺苷甲硫氨酸（SAM）可以从甲硫氨酸生成。在秀丽隐杆线虫中，0.1-10 μg/L浓度的6-PPDQ通过降低编码甲硫氧化物还原酶的msra-1的表达来减少甲硫氨酸含量。6-PPDQ还通过增强编码甲硫腺苷转移酶的sams-1和sams-5的表达，进一步增加了SAM的含量，这激活了编码SAM转运蛋白的slc-25A26和编码tRNA甲基转移酶的trmt-10C.2的表达。6-PPDQ诱导的线粒体功能障碍可以通过slc-25A26和trmt-10C.2的RNA干扰得到抑制。此外，slc-25A26和trmt-10C.2的RNA干扰还通过增加控制线粒体未折叠蛋白应答（mt UPR）的两种线粒体基因haf-1和clpp-1的表达，来抑制6-PPDQ引起的mt UPR抑制。在用甲硫氨酸处理以降低SAM含量后，6-PPDQ诱导的线粒体功能障碍和mt UPR抑制也被抑制。因此，6-PPDQ通过增加SAM的含量可能通过增强mt UPR的抑制来加剧线粒体功能障碍，这表明了6-PPDQ对线粒体功能的代谢调控机制。

引言

6-PPD醌（6-PPDQ）是在N’-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基-p-苯二胺（6-PPD）与臭氧反应后生成的，6-PPD是一种广泛用于轮胎中以延缓轮胎氧化的抗氧化剂（Hua和Wang，2023年）。在确定为导致银鲑鱼死亡的原因后（Tian等人，2021年），在包括河流、土壤和空气在内的不同环境中都检测到了6-PPDQ（Cao等人，2022年；Zeng等人，2023年）。6-PPDQ的环境相关浓度（ERCs）范围从ng/L到数十μg/L（Wan等人，2024年）。暴露于6-PPDQ后，在环境生物体中观察到了其多种毒性作用，包括鱼类（Kazmi等人，2024年）。小鼠多个器官（如肺和肝）中的积累和损伤（He等人，2023年）以及在人类相关样本（如尿液和血液）中检测到6-PPDQ（Liu等人，2024a）表明6-PPDQ具有潜在的健康风险。最近的研究表明，6-PPDQ具有诱导线粒体功能障碍的毒性（Fang等人，2024年）。最近还观察到6-PPDQ会干扰小鼠的一些代谢过程，如氨基酸代谢（Jia等人，2025年）。

秀丽隐杆线虫是阐明污染物毒性分子基础的重要动物模型（Wang，2019年；Wu等人，2024a；Wu等人，2025a）。此外，由于其高敏感性（Wang，2020年；Hua和Wang，2024a），它可以用来检测环境相关浓度下的污染物毒性（Wu等人，2024b）。最初，在该模型中，暴露于6-PPDQ后观察到了多个方面的器官毒性，表现为肠道氧化应激的诱导（Wang和Wang，2024a）、运动能力抑制（Wu等人，2024c）以及生殖能力下降（Song等人，2024a）。6-PPDQ还干扰了一些代谢过程（如葡萄糖代谢）（Wang和Wang，2024b；Liu等人，2024b；Wu等人，2025b），并且这种代谢紊乱甚至可以传递给后代（Liu等人，2024c；Wang等人，2025a）。6-PPDQ会导致氧气消耗增加和ATP含量下降（Hua等人，2024年；Wan等人，2025年），表明它诱导了线粒体功能障碍。6-PPDQ诱导的线粒体功能障碍与线粒体复合物的损伤有关（Hua和Wang，2025a）。除此之外，线粒体未折叠蛋白应答（mt UPR）的抑制和线粒体自噬的抑制也促进了6-PPDQ引起的线粒体功能障碍（Hua和Wang，2024b；Hua和Wang，2025b）。

甲硫氨酸参与多种过程，包括应激反应（Martinez等人，2017年）。经常发现甲硫氨酸处理能够缓解污染物的毒性（Wu等人，2022年）和各种应激（如热应激）（Xu等人，2023年）。在线虫中，甲硫氨酸可以通过两条途径生成：一条途径是在甲硫氨酸合成酶还原酶MTRR-1和甲硫氨酸合成酶METR-1的催化下，通过中间体同型半胱氨酸的循环生成甲硫氨酸（Giese等人，2020年）；另一条途径是通过甲硫氧化物还原酶MSRA-1的作用将甲硫氧化物还原为甲硫氨酸（图1A）（Minniti等人，2009年；Lee等人，2005年）。生成后，甲硫氨酸可以由甲硫腺苷转移酶1A（SAMS-1）（Walker等人，2011年）和甲硫腺苷转移酶2A（SAMS-3、SAMS-4和SAMS-5）（Chen等人，2020年）（图1A）转化为S-腺苷甲硫氨酸（SAM）。在细胞质中生成SAM后，SAM可以通过线粒体SAM转运蛋白SLC-25A26进入线粒体（Chen等人，2024年）。线粒体tRNA甲基转移酶TRMT-10C.2可以在SAMS-1的下游发挥作用，调节mt UPR（Chen等人，2024年）。在线粒体中，HAF-1、LONP-1和CLPP-1参与mt UPR的调控（Haynes等人，2010年；Yang等人，2022年）。在本研究中，我们首先研究了6-PPDQ暴露对甲硫氨酸和SAM合成的影响。此外，还探讨了可能增加的SAM与6-PPDQ对线粒体功能的毒性及其潜在机制之间的关联。我们的结果强调了6-PPDQ暴露加速SAM合成的风险，这与通过抑制mt UPR而导致线粒体功能障碍有关。

部分摘要

秀丽隐杆线虫的维护

所用菌株的详细基因型见表S1。动物在含有大肠杆菌 OP50（Brenner，1974年）的线虫生长培养基（NGM）中饲养。除非另有说明，所用动物为野生型N2。为了将种群同步到L1幼虫阶段，使用裂解缓冲液从怀孕的雌雄同体中分离出胚胎，并在20°C下过夜培养（Wang等人，2025b）。

暴露

选择的6-PPDQ暴露浓度为0.1-10 μg/L，这些浓度属于6-PPDQ的环境相关浓度范围（Wan等人，2024年）

6-PPDQ抑制了甲硫氨酸的合成

暴露后，0.1-10 μg/L浓度的6-PPDQ导致甲硫氨酸含量降低（图1B）。此外，在0.1-10 μg/L浓度的6-PPDQ暴露的线虫中，甲硫氨酸含量的降低与浓度相关（图1B）。与对照组相比，0.1、1和10 μg/L浓度6-PPDQ暴露的线虫的甲硫氨酸含量分别降低了22.1%、31.7%和52.4%（图1B）。

秀丽隐杆线虫中的甲硫氨酸可以通过MSRA-1的作用从甲硫氧化物生成（Giese等人，2020年）。msra-1的表达

讨论

随着环境中6-PPDQ检测频率的增加（Li等人，2024年），6-PPDQ对生物体的潜在毒性受到了越来越多的关注（Liu等人，2025年）。在细胞中，除了对细胞核的损伤（Li等人，2021年）外，6-PPDQ暴露后还观察到了线粒体功能障碍（Di等人，2024年）。最近，我们确定了几个参与控制6-PPDQ诱导的线粒体功能障碍的线粒体复合物成分（Hua等人，2024年；Hua和Wang，2025年）。

结论

我们观察到线虫中的甲硫氨酸含量减少而SAM含量增加。SAM含量的增加是由于两个酶基因（sams-1和sams-5）的表达增加，这进一步激活了线粒体的slc-25A26和trmt-10C.2。激活的slc-25A26和trmt-10C.2与6-PPDQ暴露的线虫中的线粒体功能障碍有关。对于潜在机制，激活的slc-25A26和trmt-10C.2通过

CRediT作者贡献声明

王大勇：撰写——审稿与编辑，监督。王玉星：撰写——初稿，研究。胡国成：研究

未引用的参考文献

Martínez等人，2017年；Wu等人，2025年；Yi等人，2025年。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了广东省基础与应用基础研究基金会（2024A1515011115和2025A1515010712）、生态环境部华南环境科学研究院环境污染健康风险评估重点实验室开放基金（KLEPHRA-2024-2）以及江苏省研究生研究与实践创新计划（KYCX25_0537）的资助。