三异丁基磷酸酯（TiBP）暴露通过氧化应激-凋亡-炎症级联反应诱导胃毒性：多组学机制解析

《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Investigation of the gastric toxicity induced by exposure to tri-isobutyl phosphate

本研究针对有机磷阻燃剂三异丁基磷酸酯（TiBP）的胃毒性机制不明问题，通过临床样本分析、细胞实验（GES-1）和动物模型（C57BL/6小鼠），结合转录组学与代谢组学，首次揭示TiBP通过诱发氧化应激（SOD/GSH↓、MDA↑）、激活凋亡（Bax/Bcl-2↑）和炎症反应（IL-6/TNF-α↑），破坏胃黏膜屏障（ZO-1↓）及代谢稳态，为OPFRs的消化系统风险评估提供新证据。

　　

在现代化工产品广泛应用的背景下，有机磷酯类阻燃剂（Organophosphate Esters, OPEs）作为溴代阻燃剂的替代品，其环境持久性与潜在健康风险日益引发关注。三异丁基磷酸酯（Tri-isobutyl phosphate, TiBP）作为一种典型的OPEs，可通过饮食等途径进入人体，并在血清中检出，但其对消化系统，特别是胃部的毒性效应与分子机制尚不明确。

为阐明TiBP的胃毒性，西安交通大学第一附属医院Zepeng Dong、Wenhao Lin、Jiahao Wang等研究人员在《Ecotoxicology and Environmental Safety》上发表论文，通过整合临床样本分析、细胞与动物实验以及多组学技术，系统揭示了TiBP暴露诱导胃上皮损伤的氧化应激-凋亡-炎症级联机制。

研究团队首先通过超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）技术检测了胃癌患者与健康志愿者血清中的TiBP浓度，发现患者组血清TiBP水平（35.59 ± 4.18 ng/mL）显著高于健康对照组（4.25 ± 0.65 ng/mL），提示TiBP在胃癌人群中存在富集现象。随后，他们以人胃黏膜上皮细胞（GES-1）为模型，采用CCK-8法评估细胞活力，发现TiBP在48小时暴露下呈剂量依赖性抑制细胞增殖，500 μM浓度可完全抑制细胞活性。通过流式细胞术（Annexin V-FITC/PI染色）与蛋白质印迹（Western blot）分析，证实TiBP可诱导GES-1细胞晚期凋亡，并伴随Bcl-2蛋白表达下调、Bax蛋白表达上调，而抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸（N-acetylcysteine, NAC）的干预可部分逆转这一效应，提示氧化应激在TiBP诱导的凋亡中起关键作用。

在氧化应激指标检测中，研究人员发现TiBP暴露导致GES-1细胞内超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase, SOD）活性与谷胱甘肽（Glutathione, GSH）含量显著降低，丙二醛（Malondialdehyde, MDA）水平升高，且NAC共处理可恢复氧化还原平衡，进一步验证了TiBP的氧化损伤效应。

在动物实验中，研究团队对C57BL/6小鼠进行为期30天的TiBP灌胃暴露（低剂量1 μmol/mL，高剂量10 μmol/mL），通过苏木精-伊红（H&E）染色观察胃组织病理变化，发现TiBP暴露组小鼠胃腺体结构紊乱、淋巴细胞浸润增加。免疫组织化学（Immunohistochemistry, IHC）染色显示，TiBP处理组胃组织中炎症因子白介素-6（Interleukin-6, IL-6）和肿瘤坏死因子-α（Tumor Necrosis Factor-α, TNF-α）表达显著上调，而紧密连接蛋白ZO-1表达下调，表明TiBP破坏了胃黏膜屏障功能并促进了局部炎症反应。同时，小鼠血清中SOD活性与GSH含量也随TiBP剂量增加而下降，与体外实验结果一致。

为深入解析TiBP的分子作用机制，研究人员对小鼠胃组织进行了转录组测序（RNA-seq）与非靶向代谢组学（LC-MS/GC-MS）分析。转录组差异表达基因（Differentially Expressed Genes, DEGs）分析显示，TiBP低剂量组与高剂量组分别筛选出258个和316个DEGs。基因本体（Gene Ontology, GO）富集分析表明，低剂量TiBP主要影响氮化合物代谢、铁离子稳态等过程，而高剂量TiBP则显著富集于羧酸分解、氨基酸代谢等通路。京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG） pathway分析进一步提示，TiBP暴露扰乱了氨基酸代谢、脂质代谢、能量代谢以及细胞色素P450（Cytochrome P450, CYP）介导的外源物代谢途径。

代谢组学结果与转录组数据相互印证：低剂量TiBP主要影响ABC转运蛋白、糖酵解/糖异生等基础代谢通路；高剂量TiBP则显著激活了色氨酸代谢、酪氨酸代谢、化学致癌-DNA加合物形成等与氧化损伤和细胞死亡相关的通路。通过转录组-代谢组联合相关性分析，研究人员发现低剂量TiBP暴露下，抗菌肽基因DEFA30/38与微生物代谢产物（如硫酸吲哚酚、酚类）呈负相关，提示抗菌防御功能受损；而高剂量TiBP则显著影响CYP2C29/2C67等外源物代谢基因的表达，并与羟基脯氨酸、吲哚-3-甲醛等代谢物关联，反映了氧化应激与细胞外基质重塑的激活。

综上所述，本研究首次从临床-细胞-动物-多组学多层次证实了TiBP通过诱发氧化应激、促进细胞凋亡、破坏胃黏膜屏障及激活炎症反应，进而导致胃组织损伤与代谢重编程。其分子机制涉及氨基酸代谢、脂质代谢、能量代谢以及CYP450通路的重塑，且呈剂量依赖性。这些发现不仅为TiBP的胃毒性提供了系统的实验证据，也为有机磷阻燃剂的消化系统健康风险评估与防控策略制定提供了重要科学依据。