紫外线吸收剂及其氯化副产物对人肺上皮细胞（A549）的细胞毒性、遗传毒性与酶活性影响研究

本研究系统评估了三种常见防晒剂（BP3、DHHB、avobenzone）及其氯化衍生物对人肺上皮细胞的毒性效应，发现氯化过程显著增强细胞毒性（如BP3-diCl在33.3μM即引发细胞损伤），并首次揭示3,5-二氯BP3在UVA照射下诱导脂质膜形变机制，为游泳池环境中的呼吸健康风险提供重要毒理学依据。

　　

Highlight

化学物质

己基2-(4-二乙氨基-2-羟基苯甲酰)苯甲酸酯(DHHB)购自德国Dr. Ehrenstorfer GmbH公司，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮（苯甲酮-3或BP3）购自美国Fluka公司，4-叔丁基-4′-甲氧基二苯甲酰甲烷（阿伏苯宗）购自比利时TCI Europe NV公司。无水硫酸钠、二环己基碳二亚胺(DCC)、正己醇、石油醚和乙醚均购自美国Fluka公司。采用Barnstead NANO纯水系统制备双去离子水（电阻率<18 MΩ·cm）。

细胞活力

通过中性红摄取(NRU)实验检测A549细胞暴露24小时后的细胞毒性结果如图1、图2、图3所示。

NRU实验结果显示，BP3仅在最高浓度（167 μM）下表现出细胞毒性。其氯化衍生物（BP3-Cl和BP3-diCl）在较低浓度即呈现显著毒性增强效应：BP3-Cl在16.7 μM时存活率降至77%，BP3-diCl在33.3 μM时存活率骤降至52%。DHHB及其氯化产物在测试浓度范围内未显示明显毒性。阿伏苯宗在16.7 μM时存活率降为68%，其氯化产物2-氯阿伏苯宗在相同浓度下存活率进一步降低至55%。

Discussion

本研究旨在评估三种常见紫外线吸收剂（BP3、DHHB、阿伏苯宗）及其氯化副产物（BP3-Cl、BP3-diCl、DHHB-Cl、avobenzone-Cl）的细胞毒性、谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性、遗传毒性及膜相互作用效应。结果表明BP3仅在高浓度（167 μM）下诱导细胞毒性，而其氯化衍生物（BP3-Cl和BP3-diCl）在显著更低浓度即表现出更强毒性——3,5-二氯BP3在33.3 μM浓度下使细胞存活率降低至52%，2-氯阿伏苯宗在16.67 μM时存活率降至55%。GST活性检测显示3,5-二氯BP3在74.5 μM和166.67 μM浓度下引起酶活性显著升高，表明细胞可能通过激活抗氧化防御系统应对氧化应激，但所有化合物均未显示遗传毒性。膜相互作用实验首次发现：在UVA（385–400 nm）照射下，3,5-二氯BP3会引起脂质囊泡形态改变，提示氯化副产物可能通过破坏膜稳定性增强毒性效应。这些发现表明氯化过程会通过氧化应激和膜干扰机制显著增强紫外线吸收剂的生物毒性。

Conclusions

本研究结果揭示：紫外线吸收剂及其氯化副产物可对A549细胞产生特异性细胞毒性和生化应激反应，并对人工膜系统产生物理化学干扰。与母体化合物BP3相比，氯化衍生物表现出显著增强的细胞毒性，这表明游泳池常用消毒工艺可能加剧某些物质的健康风险。GST活性升高表明氧化应激是重要毒性机制，而脂质膜形变实验证明UVA照射会增强氯化副产物对生物膜的干扰能力。这些发现对评估游泳池等紫外线暴露环境中的健康风险具有重要警示意义，建议后续研究重点关注氯化副产物的呼吸道暴露途径及其长期健康效应。

CRediT authorship contribution statement

Masatoshi Ichikawa：负责文稿审阅与起草、可视化、方法验证、数据整理与概念设计；Naofumi Shimokawa：参与文稿审阅、软件验证、方法开发与数据采集；Masahiro Makuta：负责软件支持与形式化分析；Ying Song：参与实验研究与数据分析；Jun Yao：参与实验实施；Darko Dolenc：参与实验操作；Veno Kononenko：负责文稿审阅与起草、软件支持；Damjana Drobne：负责资源整合与经费管理；Klemen Bohinc：参与膜相互作用实验设计与建模；Olga Malev：负责膜实验的方法设计与实施；Polonca Treb?e：主导研究概念设计、监督与文稿审定。

Declaration of competing interest

作者声明不存在任何可能影响本研究成果的财务利益或个人关系。

Acknowledgements

本研究由斯洛文尼亚研究与创新署(ARIS)核心基金P3-0388（健康维持机制）及卢布尔雅那大学跨学科预备项目"Nanostructurome"（802-12/2024-5）资助。