TCPP 通过 AhR 与 NRF2 通路互作抑制 HepG2 细胞 CYP 酶表达及活性的机制研究

【字体: 时间:2025年05月21日 来源:Biochemical and Biophysical Research Communications 2.5

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  为探究磷酸三 (2 - 氯异丙基) 酯(TCPP)的细胞毒性及致癌机制,研究人员以 HepG2 细胞为模型,发现 50 和 100 μM TCPP 可增加 ROS 生成,48 小时后 100 nM-100 μM TCPP 增强 caspase-3 活性,且 1-10 μM TCPP 可下调 CYP1A1、CYP1A2、CYP1B1/CYP2B 表达及活性,提示其可能作为内分泌干扰物。

  在现代工业社会,各类化学物质广泛应用于消费品中,阻燃剂便是其中一类重要成员。磷酸三 (2 - 氯异丙基) 酯(TCPP)作为一种有机磷阻燃剂(OPFRs),被大量用于塑料、纤维、泡沫等材料生产。然而,由于其未与聚合物化学结合,易迁移至环境中,目前已在水、土壤、空气中检测到 TCPP 的存在,且可在生物体内生物蓄积。尽管 TCPP 被怀疑具有致癌性和内分泌干扰作用,但其细胞毒性特性及潜在致癌机制却知之甚少。细胞色素 P450(CYP)酶家族在肝脏解毒过程中起着关键作用,参与外源性物质和内源性化合物的代谢,其功能异常可能导致毒素蓄积和代谢紊乱。因此,深入探究 TCPP 对 CYP 酶表达与活性的影响,对于揭示其毒理学机制及潜在健康风险至关重要。
波兰热舒夫信息技术与管理大学的研究人员开展了相关研究,旨在阐明 TCPP 对 HepG2 细胞(人肝癌细胞系,常用于研究肝脏解毒相关 CYP 酶)的影响,特别是对 CYP 酶表达和活性的作用。研究发现,TCPP 在 1-10 μM 浓度下,尽管可能激活芳香烃受体(AhR)通路,但却会降低 CYP1A1、CYP1A2 和 CYP1B1/CYP2B 的表达及活性,同时导致细胞内脂质积累增加,提示 TCPP 可能通过干扰 AhR 与 NRF2(核因子红细胞 2 相关因子 2)通路的相互作用,发挥内分泌干扰效应。该研究成果发表在《Biochemical and Biophysical Research Communications》,为评估 TCPP 的健康风险及揭示其毒理机制提供了重要科学依据。

研究主要采用了以下关键技术方法:通过乳酸脱氢酶(LDH)释放实验和刃天青还原实验检测细胞毒性和细胞活力;利用 H?DCFDA 荧光探针测定活性氧(ROS)生成;采用比色法检测 caspase-3 活性以评估细胞凋亡;运用实时定量 PCR(qPCR)检测基因表达水平;通过蛋白质免疫印迹(Western blot)分析蛋白表达;使用荧光底物法测定 CYP 酶活性(EROD、MROD、PROD 分别对应 CYP1A1、CYP1A2、CYP2B 活性);采用油红 O(ORO)染色观察细胞内脂质积累情况;统计分析采用单因素方差分析(ANOVA)和 Dunnett 事后检验。

3.1 细胞毒性和细胞 viability 测试


通过 LDH 释放和刃天青还原实验发现,在 24 小时和 48 小时内,所有测试浓度(1 nM–500 μM)的 TCPP 均未诱导细胞毒性或改变 HepG2 细胞活力,表明低浓度 TCPP 短期内对细胞基本存活无显著影响。

3.2 ROS 产生


24 小时和 48 小时暴露实验显示,仅最高浓度的 200 和 500 μM TCPP 显著增加 ROS 生成,提示高浓度 TCPP 可能通过氧化应激损伤细胞,而环境相关低浓度下氧化应激效应有限。

3.3 Caspase-3 活性


48 小时暴露后,100 nM–500 μM TCPP 均可增强 caspase-3 活性,表明中低浓度 TCPP 长期作用可诱导细胞凋亡,这可能与其对 CYP 酶的抑制及信号通路干扰相关。

3.4 基因表达


24 小时暴露于 1 和 10 μM TCPP 显著下调 CYP1A1、CYP1A2、CYP2B6 mRNA 表达,同时 AhR mRNA 表达轻度降低,NF-κB mRNA 表达也呈浓度依赖性下降,提示 TCPP 可能通过转录水平调控抑制 CYP 酶相关基因。

3.5 蛋白质表达


24 小时时,1–100 μM TCPP 诱导 AhR 蛋白表达增加,同时 NRF2 蛋白显著升高,PPARγ 蛋白在低浓度下增加、高浓度下降低;CYP1B1 蛋白表达在所有测试浓度下均下降。48 小时后,AhR、NRF2、PPARγ 等蛋白表达呈现时间依赖性变化,进一步表明 TCPP 对信号通路的复杂调控。

3.6 细胞色素活性


48 小时时,1 和 10 μM TCPP 显著降低 EROD(CYP1A1 活性)、MROD(CYP1A2 活性)和 PROD(CYP2B 活性),与基因和蛋白表达结果一致,证实 TCPP 对 CYP 酶活性的功能性抑制。

3.7 ORO 染色


24 小时暴露于 10 μM TCPP 导致脂质积累增加 21%,且该效应可被 PPARγ 拮抗剂 GW9662 阻断,而 PPARγ 激动剂罗格列酮单独或联合使用时增强脂质积累,表明 TCPP 诱导的脂质代谢紊乱与 PPARγ 通路相关。

研究表明,TCPP 在低浓度(1–10 μM)下可通过潜在的 AhR 与 NRF2 通路互作,抑制 HepG2 细胞中 CYP1A1、CYP1A2、CYP1B1/CYP2B 的表达及活性,同时通过激活 PPARγ 通路诱导脂质积累,提示其可能作为内分泌干扰物(EDC)发挥作用。CYP 酶在药物代谢、激素平衡和抗氧化防御中至关重要,其抑制可能导致毒素代谢受损和代谢稳态失衡,进而引发潜在健康风险,如癌症和代谢性疾病。此外,TCPP 的生物蓄积性和环境广泛存在性使其成为值得关注的化学污染物。该研究首次揭示了 TCPP 对 CYP 酶系统的抑制机制,为评估其毒理学效应提供了关键靶点和通路依据,有助于推动阻燃剂安全性评估及替代物研发,对环境毒理学和公共卫生领域具有重要意义。

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