《Journal of Environmental Sciences》：Exposure to 6-PPD Quinone
suppresses the proliferation and differentiation of osteoblasts by Nr4a1-p38 MAPK signal axis
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6-PPDQ对小鼠骨骼的毒性及分子机制研究显示，四周重复8 mg/kg剂量暴露抑制骨形成，可能通过影响成骨细胞而非破骨细胞，并证实Nr4a1-p38 MAPK信号轴的关键调控作用。
王佩文|卢亮辉|谭晓超|韩春青|胡西平|刘焕良|吴宇
中国江南大学无锡医学院公共卫生研究中心环境与健康研究部，无锡214122
摘要
6-PPD醌（6-PPDQ）是一种新的环境污染物，已在多种环境介质中被频繁检测到，并被广泛认为具有健康危害。然而，大多数早期研究主要报道了6-PPDQ对内脏器官的毒性作用，但并未考虑其对骨骼的毒性以及6-PPDQ暴露后的相关分子机制，这些机制目前仍知之甚少。本研究探讨了6-PPDQ在体外和体内对骨骼的影响。连续四周、每次8毫克/千克的6-PPDQ暴露抑制了小鼠的骨形成，这可能是由于影响了成骨细胞而非破骨细胞。此外，10微克/升的6-PPDQ暴露通过抑制Nr4a1和p38 MAPK通路来抑制成骨细胞的增殖和分化。Nr4a1在p38 MAPK信号通路的上游发挥作用，控制着6-PPDQ对成骨细胞增殖和分化的抑制作用。简而言之，10微克/升的6-PPDQ暴露通过抑制Nr4a1-p38 MAPK信号轴的激活进一步抑制了成骨细胞的增殖和分化。因此，本研究有助于理解10微克/升6-PPDQ暴露对哺乳动物骨骼的潜在毒性，并为治疗由环境毒素引起的骨骼疾病提供了新的干预靶点。
引言
苯二胺（PPD）类抗氧化剂被广泛用于制造电缆、轮胎和皮带等产品，以延长其使用寿命（Wan等人，2024；Yuan等人，2023；Zhao等人，2023）。尽管PPD类物质可以延缓橡胶的老化，但在使用过程中它们会释放到环境中，成为一个严重问题（Wan等人，2024）。释放到环境中的6-PPD类物质会被氧气、臭氧和光氧化，形成更具毒性的醌衍生物（6-PPDQ）（Shi等人，2024）。2021年首次在水样中检测到6-PPD醌（6-PPDQ），它可导致银鲑（Oncorhynchus kisutch）的急性中毒甚至死亡，因此引起了越来越多的关注（Tian等人，2020）。随后，越来越多的研究报告在土壤、水和空气中检测到6-PPDQ，浓度范围从纳克/升到微克/升（Challis等人，2021；Chen等人，2023；Johannessen等人，2022）。由于6-PPDQ来自轮胎磨损的持续释放，它被认为是普遍存在的环境污染物（Monaghan等人，2021）。
现有证据表明，6-PPDQ可以在人体样本（如血液、脑脊液和尿液）中被检测到，表明暴露后可能对人类健康构成风险（Guo等人，2024；Liu等人，2024）。6-PPDQ对多种鱼类具有高度毒性，尤其是鲑科鱼类（Hiki和Yamamoto，2022）。在水生模式生物斑马鱼中，6-PPDQ暴露会导致明显的神经毒性，表现为异常的身体姿势（Ji等人，2022）。有趣的是，6-PPDQ及其前体6-PPD在斑马鱼中表现出不同的转录谱和靶组织差异，6-PPDQ还会导致肠道毒性，表现为肠道肿胀和血液凝固（Zhang等人，2023）。在秀丽隐杆线虫中，6-PPDQ暴露会导致肠道毒性、生殖毒性、脂质和多巴胺代谢变化，以及寿命缩短（Hua等人，2022，2023；Hua和Wang，2023）。在啮齿动物中，6-PPDQ会导致雌性小鼠的颗粒细胞凋亡和卵巢损伤，同时降低雄性小鼠的精子质量并损害其生殖能力（Yao等人，2024；Yu等人，2025）。此外，反复注射6-PPDQ还会通过诱导纤维化和炎症严重损害小鼠的肺功能（He等人，2024）。另外，6-PPDQ暴露还会通过大麻素受体激活的炎症导致小鼠的空肠和回肠损伤（Yang等人，2024b）。口服6-PPDQ还会导致小鼠的肝毒性和代谢紊乱（Fang等人，2023）。尽管6-PPDQ暴露的潜在毒性已经得到充分证明，但这些研究主要集中在6-PPDQ对内脏器官的毒性上，尚未考虑其对骨骼的毒性及其暴露后的相关机制。
本研究重点探讨了6-PPDQ暴露引起的骨骼毒性及其潜在的分子机制。根据我们的观察，连续四周、每次8毫克/千克的6-PPDQ暴露抑制了小鼠的骨形成，这可能是由于影响了成骨细胞而非破骨细胞，并证实了Nr4a1-p38 MAPK信号轴在调节6-PPDQ对成骨细胞毒性中的关键调控作用。总体而言，本研究全面评估了6-PPDQ的潜在骨骼毒性及其相关机制。
试剂
6-PPDQ（纯度：98%，SCAH-101001）购自上海SCR-Biotech有限公司（中国上海）。橄榄油购自Pythonbiotech（中国广州）。6-PPDQ溶解在橄榄油中，橄榄油是一种用于脂溶性药物腹腔注射的溶剂（Constandinou等人，2005），使用前将制备好的6-PPDQ溶液进行超声处理（15分钟，2次循环）。反复注射橄榄油（每次250微升，每周两次，持续3周）未在小鼠体内引起任何可观察到的病理变化。
动物处理
6-PPDQ暴露抑制了小鼠的骨形成
在本研究中，将0、0.4、4和8毫克/千克的6-PPDQ连续四周腹腔注射到小鼠体内，以观察骨微环境和骨形成相关指标。虽然0.4和4毫克/千克的6-PPDQ暴露四周后未改变骨微结构，但8毫克/千克的6-PPDQ暴露显著降低了骨体积分数（BV/TV）、小梁厚度（Tb.Th）、小梁数量（Tb.N）和骨密度（BMD），并显著增加了小梁...
讨论与结论
近年来，多种环境污染物已被证明对骨骼系统具有毒性作用。例如，微塑料（MPs）可通过诱导氧化应激和炎症反应抑制成骨细胞分化（Li等人，2025；Pan等人，2024；Pan等人，2023）；全氟辛酸（PFOA）会干扰钙的稳态和与骨骼代谢相关的基因表达（Wang等人，2024；Yang等人，2025）；镉（Cd）会损害骨骼...
未引用的参考文献
Johannessen等人，2021
CRediT作者贡献声明
王佩文：撰写 – 审稿与编辑、资源管理、项目规划、方法学、数据分析。卢亮辉：撰写 – 初稿撰写、验证、方法学、实验设计、数据管理、概念构思。谭晓超：资源管理、方法学。韩春青：资源管理、实验设计。胡西平：资源管理、数据管理。刘焕良：撰写 – 初稿撰写。吴宇：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源获取、概念构思。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了江苏省青兰计划和中央高校基本科研业务费（编号：JUSRP221024；JUSRP202406004）的支持。
