《Toxicology Letters》：Tributyl phosphate disrupts hepatic lipid metabolism via cGAS-STING signal pathway mediated inflammation
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TBP通过激活cGAS-STING通路引发炎症反应，导致大鼠肝细胞肿胀、结构紊乱及脂代谢紊乱，抑制该通路可缓解效应。
杨立伟|葛志莉|丁学汉|史静静|张嘉欣|王天佑|江慧斌|张新宇|周丽婷
吉林大学公共卫生学院职业与环境健康系，长春130021，中国
摘要
磷酸三丁基酯（TBP）可导致肝脏脂质代谢异常。cGAS-STING引发的炎症可能参与了这一过程。在本研究中，我们探讨了TBP诱导的脂质代谢紊乱的机制。使用大鼠和BRL-3A细胞作为模型来评估TBP的肝脏毒性。阿司匹林被用来缓解TBP引起的炎症。RU.521和H151被用来抑制cGAS-STING的激活。采用HE染色观察肝脏损伤情况。通过透射电子显微镜观察线粒体结构。通过比色法测定脂质水平。通过ELISA检测炎症因子的浓度。通过Q-PCR和Western blot检测参与脂质代谢和cGAS-STING信号通路的基因表达水平。TBP导致肝细胞肿胀和大鼠肝脏线粒体结构紊乱。暴露于TBP后，甘油三酯（TG）和总胆固醇（T-CHO）的浓度升高，FASN、SREBP2和PPARγ的mRNA和蛋白质表达水平也显著增加（P<0.05）。TBP暴露增强了白细胞介素-6（IL-6）的产生，而这种效应可以通过阿司匹林治疗得到逆转（P<0.05）。在BRL-3A细胞中，抑制cGAS-STING信号通路可以降低IL-6浓度并逆转TBP引起的脂质积累（P<0.05）。综上所述，我们的结果表明TBP导致大鼠肝脏组织病理学损伤，包括肝细胞肿胀和线粒体结构紊乱。此外，TBP可通过cGAS-STING介导炎症反应，进而导致肝脏脂质积累。
引言
作为溴化阻燃剂（BFRs）的替代品，有机磷酸酯（OPEs）的全球使用量大幅增加，每年超过1000吨（Castro-Jimenez等人，2016年；Cequier等人，2014年）。磷酸三丁基酯（TBP）是一种广泛使用的OPE，作为阻燃剂的关键原料，同时也用作纺织工业中的消泡剂和功能性添加剂。此外，TBP还用于核燃料再处理设施中提取铀和钚（van der Veen和de Boer，2012年；Zhou等人，2017年）。由于TBP缺乏强化学键，它可以通过渗漏、磨损和挥发释放到环境中（Zhang等人，2021年）。因此，TBP已成为各种环境介质中最主要的OPE之一（Fang等人，2022年；Wang等人，2017年）。据报道，中国长江水样中的平均TBP浓度为9.4 ng/mL，而尼泊尔土壤样本中的浓度为18.1 ng/g（Li等人，2022b；Yadav等人，2018年）。水生和陆地环境中的TBP可以通过生物放大作用在鱼类和蔬菜中积累，并最终进入人体（He等人，2019年；Zhang等人，2024年）。在中国深圳收集的成人血液样本中，TBP的中位浓度达到37.8 ng/mL，是所有测量到的OPE中最高的（Zhao等人，2016年）。此外，在德国儿童的尿液样本中检测到TBP的主要代谢物二丁基磷酸酯（DBP）的平均浓度为0.3 ng/mL（Fromme等人，2014年）。
TBP对人体具有一定的毒理学效应。流行病学研究发现，儿童尿液中的DBP水平与呼吸暂停-低通气指数呈正相关，与最低氧饱和度呈显著负相关（Zhou等人，2025年）。在电子废物处理工作中，他们的血液TBP浓度与3,5-二碘-L-甲状腺素水平呈显著正相关（Tang等人，2023年）。体外研究证实了TBP对胃肠道的毒性作用。人类结直肠癌细胞系Caco-2在暴露于TBP后表现出细胞活力下降，伴随活性氧（ROS）产生过多和DNA损伤（An等人，2016年）。肝脏是TBP积累和毒性作用的主要靶器官。与其它组织和器官相比，鲤鱼肝脏中的TBP浓度显著升高（Choo等人，2018年）。TBP在肝脏中的生物浓缩动力学参数也明显高于其他直接参与代谢的器官，如肾脏，其相对较低的清除率可能有助于其在肝脏中的持续积累（Bekele等人，2018年；Wang等人，2020年）。TBP暴露后，组织病理学检查显示肝细胞核双核化和核染色细胞数量增加，伴有轻微的肝细胞肿胀和细胞质空泡化（Zhou等人，2017年）。
肝脏在调节脂质代谢中起着关键作用，包括脂肪酸的合成和降解，以及血清脂蛋白的摄取和分泌，从而强调了其在脂质稳态中的核心作用（Trefts等人，2017年）。最近的研究表明，TBP通过干扰鞘脂稳态（Zhao等人，2016年）和调节脂肪细胞生理（Liu等人，2022年）显著影响脂质代谢。此外，HepG2细胞在TBP暴露后总胆固醇（T-CHO）水平升高（Hao等人，2019年）。我们的横断面研究发现，在各种环境内分泌干扰物（EEDs）中，DBP与肝纤维化的相关性最强（Yang等人，2025年）。此外，脂质代谢紊乱是肝纤维化发病机制的关键因素之一（Horn和Tacke，2024年）。总体而言，这些发现表明TBP可以破坏肝脏脂质代谢。然而，如果人类长期暴露于受TBP污染的环境中，这种化合物在肝脏中的缓慢清除使其在肝脏组织中持续积累，从而增加脂质代谢紊乱的风险（Wang等人，2020年）。体外细胞模型的有限研究结果不足以阐明长期慢性TBP暴露对肝脏脂质代谢的影响。因此，需要进行体内研究来探讨慢性TBP暴露对肝脏脂质代谢的影响，并进一步明确TBP暴露与肝脏脂质水平变化之间的剂量-反应关系。
炎症通过调节对脂质生物合成和稳态至关重要的关键基因的表达，在调节脂质代谢中起着关键作用。具体来说，炎症介质通过对脂肪酸合成酶（FASN）（Nikolaou等人，2023年）、固醇调节元件结合蛋白2（SREBP2）（Zhang等人，2021年）和过氧化物酶体增殖激活受体γ（PPARγ）（Kundu等人，2025年）等关键成分的复杂调控作用来发挥作用。这些调控作用共同影响脂肪酸合成、脂质运输和储存过程，突显了炎症与脂质代谢之间的复杂相互作用。研究发现TBP可引发炎症反应，促进Th17细胞渗入小鼠小肠，并激活小鼠睾丸中的IL-17A信号通路（Wang等人，2025年）。我们之前的研究还发现，EEDs通过触发炎症反应诱导肝脏脂质积累（Feng等人，2024年；Zhang等人，2023年）。然而，TBP作为一种EEDs，是否通过触发炎症反应导致肝脏脂质异常仍有待阐明。
cGAS-STING信号通路包括环GMP-AMP合成酶（cGAS）、干扰素基因刺激剂（STING）以及下游信号转导适配分子和效应分子，是肝脏中的关键先天免疫通路（Chen和Xu，2023年；Chen等人，2021年）。cGAS-STING信号通路在脂质代谢紊乱的发病机制中也起着关键作用。在非酒精性脂肪肝病（NAFLD）患者和高脂饮食喂养的小鼠模型中，观察到cGAS、STING和IRF3的表达水平升高（Guo等人，2017年；Luo等人，2018年）。此外，cGAS和STING在多种代谢组织中的共定位突显了它们在脂质稳态中的潜在调控作用，表明这是一种连接先天免疫与代谢适应的进化保守机制（Hu等人，2020年；Luo等人，2018年；Su等人，2024年）。新兴证据表明，线粒体损伤可以启动cGAS-STING信号级联反应，进而引发炎症反应（Wei等人，2024年；Yan等人，2022年）。据报道，TBP可导致线粒体损伤，包括抑制HepG2细胞中的线粒体膜电位（Ren等人，2017年），并导致Phaeodactylum tricornutum藻类中线粒体数量减少和嵴段断裂（Liu等人，2019年）。此外，作为DNA感应受体，cGAS可以识别并激活来自病毒、细菌和其他微生物的胞质DNA。它也可以被Di(2-ethylhexyl) phthalate（DEHP）等EEDs激活（Li等人，2023年）。因此，我们推测TBP可能通过破坏线粒体稳态或直接结合cGAS来激活cGAS–STING通路。这一过程可能是TBP诱导肝脏脂质异常的潜在机制。
在本研究中，使用Wistar大鼠和BRL-3A细胞来研究TBP对肝脏脂质代谢的影响。建立了大鼠和BRL-3A细胞的抗炎模型，以研究TBP诱导的脂质代谢紊乱中的炎症反应。随后，我们构建了cGAS和STING抑制的BRL-3A细胞模型，以阐明cGAS-STING通路在此过程中的作用。
部分摘要
动物喂养和处理
Wistar大鼠（42只雄性和42只雌性），年龄为6周，雄性平均体重（180±20）克，雌性平均体重（110±40）克，购自辽宁长生生物技术有限公司。所有大鼠均饲养在吉林大学公共卫生学院的医学动物实验中心。本研究已获得伦理委员会批准（编号：2024-07-011）。所有实验程序均严格遵循ARRIVE要求进行
TBP对大鼠肝脏和BRL-3A细胞的损伤
图1a显示了TBP引起的大鼠肝脏组织的组织病理学变化。暴露于TBP后，大鼠肝脏组织显示出肝细胞线粒体结构紊乱、脂质空泡化以及伴随的炎症渗出。此外，中剂量和高剂量组的NAS评分明显高于对照组（P<0.05）（补充图2）。
与对照组相比，ROS水平显著升高
讨论
随着TBP使用量的增加，一个新兴的挑战是其对人体的毒理学损害。新兴证据强调了TBP在流行病学和体外研究中对脂质异常的影响。作为脂质代谢稳态的中心，肝脏对全身脂质平衡至关重要。然而，TBP对肝脏脂质代谢的影响及其相关机制尚未得到充分阐明。本研究初步证明了TBP暴露
结论
总体而言，我们的研究证实肝脏是TBP诱导毒性的靶器官。TBP可以引发炎症并导致肝脏脂质代谢紊乱。cGAS-STING通路是这一效应的机制之一。本研究为未来关于TBP相关脂质代谢紊乱的流行病学和毒理学研究提供了新的见解。
CRediT作者贡献声明
史静静：方法学、正式分析。张嘉欣：方法学。王天佑：方法学。江慧斌：方法学。张新宇：方法学。周丽婷：方法学。杨立伟：撰写——原始草稿、方法学、调查、数据管理、概念化。葛志莉：方法学、数据管理。丁学汉：软件。
利益冲突声明
作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
我们感谢徐莉、钱洪浩、赵浩堂、叶辉、王梓宇、方晓琪和崔建伟在大鼠喂养方面的贡献。
利益冲突
作者声明没有利益冲突。
