三丁基磷酸酯（TnBP）与磷酸三甲苯酯（TCP）对大肠杆菌毒性机制的代谢组学解析：从生物标志物到代谢网络扰动

为解决有机磷酸酯阻燃剂（OPFRs）生态风险认知不足的问题，研究人员通过大肠杆菌模型系统探究了三丁基磷酸酯（TnBP）与磷酸三甲苯酯（TCP）的分子毒性机制。结合GC-MS/LC-MS代谢组学与氧化应激分析，发现两者通过ROS过量积累破坏膜稳定性、抑制ATP酶活性，并显著干扰糖代谢、核苷酸代谢等通路。该研究为OPFRs的生态风险评估提供了分子水平证据。

　　

随着工业产品中溴代阻燃剂（PBDEs）的禁用，有机磷酸酯阻燃剂（OPFRs）作为替代品被广泛应用，但其生态毒性机制尚不明确。三丁基磷酸酯（TnBP）和磷酸三甲苯酯（TCP）作为典型OPFRs，已在全球水体、生物体甚至人体体液中被检出，现有研究虽证实其具有神经毒性、生殖毒性等危害，但分子层面的作用机制仍存在空白。尤其对于微生物这类环境敏感指示生物，OPFRs如何通过代谢网络扰动影响细胞功能，成为亟待解答的科学问题。

广东石油化工学院的研究团队在《Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology》发表论文，首次通过多组学联用技术揭示TnBP与TCP对大肠杆菌的毒性作用机制。研究采用流式细胞术定量活性氧（ROS）与膜电位（MP），结合超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）等生化指标检测，并整合GC-MS和LC-MS非靶向代谢组学技术，系统解析了毒性效应与代谢重编程的关联性。

TnBP和TCP诱导E. coli中ROS和MDA含量积累
暴露实验显示，TnBP与TCP显著提升SOD和过氧化氢酶（CAT）活性，表明抗氧化防御系统被激活。流式检测证实ROS水平升高2.1-3.8倍，伴随膜电位下降41%-57%，提示线粒体功能受损。MDA含量增加1.9倍证实脂质过氧化加剧，这直接导致细胞膜通透性改变与三磷酸腺苷酶（ATPase）活性抑制（降低62%-75%），破坏离子转运稳态。

代谢通路扰动揭示分子功能障碍
代谢组学分析鉴定出127种差异代谢物，其中脂质标志物PC(11:0/16:0)、PA(17:1(9Z)/18:2(9Z,12Z))等显著变化，表明细胞通过调节脂质合成维持膜功能。关键通路富集显示：糖酵解途径中丙酮酸含量降低38%，三羧酸循环（TCA）中间体减少27%-45%，而核苷酸代谢物如腺嘌呤升高2.3倍，反映能量代谢紊乱与DNA修复需求增加。β-丙氨酸代谢和氧化磷酸化通路异常进一步证实线粒体电子传递链受损。

结论与意义
该研究阐明TnBP与TCP通过ROS爆发引发氧化损伤级联反应，进而破坏膜完整性并干扰核心代谢网络。特别值得注意的是，脂质重编程作为细胞适应性反应的新发现，为理解OPFRs的微生物毒性提供了新视角。成果不仅填补了OPFRs分子毒理学研究空白，更为水生生态系统风险评估建立了敏感的代谢标志物体系。鉴于大肠杆菌与哺乳动物细胞在基础代谢上的保守性，这些发现对预测OPFRs的人体健康风险也具有重要参考价值。