甲基和对羟基苯甲酸丙酯在大鼠甲状腺细胞模型中引发差异性甲状腺干扰效应

《Emerging Contaminants》：Methyl and Propylparaben elicit distinct thyroid-disrupting effects in a rat thyroid cell model.

本研究针对甲基和对羟基苯甲酸丙酯作为内分泌干扰物对甲状腺功能影响机制不清的问题，通过FRTL-5细胞模型系统评估了其细胞毒性、氧化应激、甲状腺相关基因表达及cAMP信号通路的变化。研究发现两种防腐剂呈现剂量依赖性差异效应，PrP在100 μg/ml显著抑制细胞活力与增殖，而MtP主要诱导ROS升高；两者均引起甲状腺基因（TG/TSHR/NIS/PAX8/NKX2-1/TPO）的非单调性表达调控，PrP还特异性激活cAMP通路。该研究为 parabens 的甲状腺干扰效应提供了首个体外机制证据。

　　

当我们每天使用化妆品、护肤品甚至食用加工食品时，可能很少注意到成分表中那些以"对羟基苯甲酸酯"（parabens）命名的防腐剂。这些自20世纪20年代就开始广泛使用的合成化合物，因其卓越的抗菌性能和低廉的成本，已成为现代消费品中不可或缺的防腐成分。然而，随着它们在环境中的持续积累和人体内的广泛检出，科学家们开始担忧这些"隐形"的化学物质可能扮演着内分泌干扰物（EDCs）的角色，悄悄扰乱着我们精密的激素平衡系统。

特别令人关注的是，parabens对甲状腺功能的影响至今仍是一个未解之谜。甲状腺作为人体的"代谢引擎"，通过分泌甲状腺激素调控着全身的能量代谢、生长发育和体温维持。虽然一些流行病学研究提示parabens暴露与甲状腺功能异常存在关联，但具体的分子机制却如同雾里看花。更令人困惑的是，不同结构的parabens可能具有截然不同的生物效应——甲基对羟基苯甲酸酯（MtP）和丙基对羟基苯甲酸酯（PrP）作为最常用的两种parabens，它们在人体生物样本中检出率最高，但对它们甲状腺干扰潜力的系统研究却十分匮乏。

正是在这样的背景下，来自意大利帕维亚大学的研究团队在《Emerging Contaminants》上发表了这项开创性研究。研究人员选择了一个经典的大鼠甲状腺上皮细胞模型——FRTL-5细胞系，这个细胞模型保持着分化甲状腺细胞的关键特性，是研究甲状腺功能的理想体外平台。他们设计了一套完整的实验方案，从细胞存活、增殖能力到氧化应激水平，从甲状腺特异性基因表达到细胞内信号通路，全方位地描绘了MtP和PrP对甲状腺细胞的影响图谱。

在技术方法上，研究团队采用了多层次的实验策略：通过WST-1法和结晶紫染色分别评估细胞活力和增殖；使用DCFDA荧光探针检测活性氧（ROS）水平；采用微核试验评价基因毒性；通过实时荧光定量PCR分析甲状腺相关基因（TG、TSHR、NIS、PAX8、NKX2-1、TPO）的表达变化；并利用ELISA法检测细胞内cAMP浓度。所有实验均设置多个时间点（24、48、72小时）和浓度梯度（0.001-100 μg/ml），确保能够捕捉到完整的剂量-效应关系。

3.1. Effect of MtP and PrP exposure on rat thyroid cells viability

细胞活力实验揭示了一个有趣的现象：PrP在100 μg/ml浓度下处理72小时后显著降低了细胞活力，而MtP在所有测试浓度和时间点均未显示毒性效应。这种差异提示两种parabens可能通过不同的机制影响细胞稳态，PrP的较长烷基链可能增强了其细胞膜穿透能力，从而导致更强的生物效应。

3.2. Effect of MtP and PrP exposure on rat thyroid cells proliferation

细胞增殖实验进一步证实了这种差异：PrP在100 μg/ml浓度下处理48和72小时后显著抑制细胞增殖，而MtP依旧"温和"，未对增殖产生显著影响。这种时间依赖性的效应模式表明，PrP的毒性作用需要一定的累积暴露时间才能显现。

3.3. The impact of exposure to MtP or PrP on the production of reactive oxygen species (ROS)

氧化应激检测呈现了更为复杂的图景：MtP在10-100 μg/ml浓度范围内剂量依赖性地增加ROS水平，而PrP仅在最高浓度（100 μg/ml）下引起ROS显著升高。特别值得注意的是，MtP引起的氧化应激并未伴随细胞毒性，这种"亚致死"的氧化应激可能作为一种早期预警信号，触发细胞内的适应性反应。

3.4. Evaluation of the genotoxic effects of MtP or PrP on rat thyroid cells: micronuclei assay

微核试验带来了一个相对安心的结果：在1和100 μg/ml浓度下，两种parabens均未引起显著的遗传物质损伤，这表明它们可能不是直接的基因毒性物质，其生物学效应更多体现在功能层面而非遗传层面。

3.5. The impact of exposure to MtP or PrP on the mRNA levels of thyroid-related genes

基因表达分析揭示了最令人惊讶的发现：两种parabens均引起甲状腺相关基因的复杂变化，且呈现出典型的"非单调剂量效应"（non-monotonic dose-response）——这种U型或倒U型的剂量-效应关系是内分泌干扰物的标志性特征。特别值得注意的是，PrP在低浓度（1 μg/ml）时上调大多数甲状腺基因表达，而在高浓度（100 μg/ml）时却抑制相同基因的表达。这种双相调控模式提示，parabens可能在不同浓度下通过不同的分子机制影响甲状腺功能。

3.6. Evaluation of intracellular cAMP production after exposure to MtP or PrP

cAMP信号通路研究提供了另一个重要线索：PrP处理显著提高了细胞内cAMP水平，而MtP则无此效应。这一发现尤其引人深思，因为cAMP是TSH信号通路的关键第二信使，但实验中同时观察到TSHR基因表达的下调，这表明PrP可能通过TSHR非依赖的替代途径激活cAMP信号。

研究的讨论部分深入剖析了这些发现的潜在机制和意义。首先，PrP表现出的更强细胞毒性与其较高的脂溶性一致，这符合"链长越长，毒性越强"的构效关系规律。而MtP引起的显著氧化应激但无细胞毒性的现象，可能与其代谢特性有关——MtP在体内可转化为儿茶酚类代谢物，这些物质可能参与氧化还原循环，产生活性氧但不一定导致细胞死亡。

基因表达的非单调剂量效应是本研究最重要的发现之一。这种效应模式在多种内分泌干扰物中都有报道，如双酚A（BPA）和邻苯二甲酸酯类物质。研究人员推测，低浓度parabens可能模拟某些生理信号，激活细胞的适应性反应，表现为基因表达上调；而高浓度时则可能压倒细胞的调节能力，导致功能抑制。这种复杂的调控模式使得评估parabens的安全暴露水平变得异常复杂。

cAMP信号的差异性调节更是增添了另一层复杂性。PrP特异性激活cAMP而不依赖TSHR的机制，提示可能存在尚未发现的替代激活途径。这一发现与在乳腺上皮细胞中的研究结果相呼应，表明parabens可能在某些细胞类型中具有保守的非经典信号激活能力。

将本研究结果置于更广泛的证据背景中，我们可以看到动物研究和流行病学调查之间的不一致性。一些动物实验显示parabens影响甲状腺激素水平，而人类研究结果却相互矛盾。这种差异可能源于物种特异性、暴露时间窗口或个体敏感性的不同。本研究的体外系统为理解这些矛盾提供了新的视角——parabens的效应高度依赖于浓度、暴露时间和具体化合物结构，这种复杂性可能部分解释了不同研究之间的不一致。

这项研究的真正意义在于它首次在分子水平上系统揭示了MtP和PrP对甲状腺细胞的差异性影响，为理解这些常见防腐剂的甲状腺干扰潜力提供了机制性见解。研究结果强调，评估parabens的安全性不能简单套用传统毒理学的线性剂量效应模型，而必须考虑其作为潜在内分泌干扰物的特殊行为特征。

然而，这项研究也留下了许多有待探索的问题：parabens是如何精确调控甲状腺基因表达的？它们是否直接与甲状腺特异性转录因子相互作用？非经典cAMP激活途径的具体分子机制是什么？这些问题的答案将有助于我们更全面地评估parabens的健康风险，并为制定更科学的安全标准提供依据。

随着"无parabens"标签日益成为消费品的营销亮点，消费者对这类化学品的担忧与日俱增。本研究为我们理解parabens的生物学效应提供了重要的科学数据，提醒我们在享受化工产品便利的同时，也需要持续关注它们可能带来的隐形成本。未来的研究需要进一步探索parabens在完整生物系统中的行为，以及它们与其他环境因素的交互作用，从而为公共健康决策提供更坚实的科学基础。