《Environmental Pollution》：Multi-omics integration reveals the CTSK-cholesterol metabolic axis and the cholesterol–RORA/LDLR paracrine axis in SPP1+ macrophages as mediators of 6PPD-quinone-induced idiopathic pulmonary fibrosis
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•6PPD-醌暴露促进特发性肺纤维化（IPF）的进展。•CTSK被确定为6PPD-醌诱导IPF的关键生物标志物。•SPP1+巨噬细胞中的胆固醇代谢失调驱动IPF进展。引言特发性肺纤维化（IPF）是一种慢性、进展性且不可逆地致命的间质性肺疾病，其全球发病率呈上升趋势，与衰老密切
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6PPD-醌暴露促进特发性肺纤维化（IPF）的进展。
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CTSK被确定为6PPD-醌诱导IPF的关键生物标志物。
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SPP1+巨噬细胞中的胆固醇代谢失调驱动IPF进展。
引言
特发性肺纤维化（IPF）是一种慢性、进展性且不可逆地致命的间质性肺疾病，其全球发病率呈上升趋势，与衰老密切相关（Hewitt等，2025；Raghu等，2022）。IPF患者的预后依然严峻，中位生存期仅为诊断后的3-5年，给医疗系统和社会带来了沉重负担（Chiew等，2026；Podolanczuk等，2023）。尽管近期发表的观察性研究报告显示，由于早期诊断和抗纤维化药物的使用，过去20年间生存率有所改善（Jegal等，2022；Podolanczuk和Raghu，2024），但目前的标准治疗方案，如尼达尼布和吡非尼酮，仅能减缓功能恶化速率，无法阻止或逆转纤维化进程，最终导致呼吸衰竭（Bonella等，2023；Giulianelli等，2025）。该疾病的发病机制由反复的肺泡上皮损伤和异常伤口愈合所驱动，引发不受控制的成纤维细胞活化和过多的细胞外基质沉积，最终导致不可逆的纤维化瘢痕形成（Moss等，2022；Zuo等，2025）。尽管对其病理学的理解取得了重大进展，但引发并持续这一恶性纤维化循环的确切触发因素仍然深不可测，突显了深入机制研究的迫切需求。
虽然年龄、遗传和吸烟是已确立的危险因素，但环境暴露越来越被认为是IPF的重要贡献因素（Gandhi等，2023）。长期吸入来自金属、木尘或交通排放的颗粒物已被发现与疾病发展有关（Gandhi等，2024）。在环境毒素中，6PPD-醌（6PPD-Q）——一种普遍存在的轮胎抗氧化剂6PPD的转化产物——已显现为一种强效环境危害物。一项里程碑式的《科学》研究表明，6PPD-Q对银大麻哈鱼具有急性毒性，导致其在全球水系统和大气颗粒物中被广泛检测到（Tian等，2021）。基于其理化性质，假说认为6PPD-Q可能发生生物积累，当其吸附于可吸入的细颗粒物上时，可能到达深部肺泡（Liang等，2024）。这种假定的肺部暴露引发了关于其对哺乳动物呼吸系统长期影响的关键问题。最近的毒理学证据表明，6PPD-Q暴露可在小鼠模型中诱导肺炎症和纤维化（He等，2024）。然而，将环境中的6PPD-Q吸入与人类肺疾病直接联系起来的证据仍然缺乏。此外，环境相关的慢性6PPD-Q暴露可能通过何种具体的分子机制促进人类IPF的起始或进展仍未得到探索，这一假定的因果关系仍需进一步实证验证。本研究旨在填补这一关键知识空白。
近年来，网络毒理学、多组学和代谢组学驱动的计算策略已成为探索发病机制和筛选候选生物标志物的有力工具（Bing等，2022；Lou等，2024；Zhu等，2026）。此类计算机辅助工作流程使研究人员能够无需先验假设即可生成机制假说，并与单细胞和空间转录组学的进展相辅相成，用于解析毒性损伤驱动的肺部细胞功能障碍（He等，2020；Xu等，2022；Zhu等，2023；Wang等，2024；Ma等，2024），作为传统湿实验的宝贵补充。
在本研究中，我们采用了一种结合计算毒理学与多组学分析的多尺度研究框架，以探讨6PPD-Q暴露与IPF之间的分子和细胞联系。我们首先将预测的6PPD-Q靶点与IPF转录组谱进行整合，并应用机器学习筛选关键疾病相关候选物。随后使用单细胞RNA测序确定与这些候选物相关的特定细胞群体和代谢程序。空间转录组学和细胞-细胞通讯分析进一步将这些分子和细胞变化置于纤维化组织微环境的背景下，而分子动力学（MD）模拟则用于评估6PPD-Q与靶点相互作用的结构可行性。通过这些互补分析层的交叉验证，我们提出主要研究假说：慢性环境6PPD-Q暴露可能干扰巨噬细胞SPP1中的胆固醇稳态，从而参与IPF相关的纤维化变化。通过将分子筛选与疾病相关巨噬细胞亚群及其代谢程序的深入表征相结合，本研究将先前的IPF研究从更广泛的分子和细胞改变拓展到细胞亚群分辨水平，为环境6PPD-Q暴露与IPF之间潜在联系提供了免疫代谢视角，并将这些细胞特异性变化与纤维化组织微环境联系起来。
章节摘要
网络毒理学分析
转录组数据集GSE32537和GSE110147
6PPD和6PPD-Q呼吸毒性的初步探索
通过整合ADMETlab 3.0和ProTox-3.0的毒性分析数据，我们初步表征了6PPD-Q的毒理学谱，特别关注其对呼吸系统的选择性亲和力和毒性作用。结果表明，6PPD-Q的呼吸毒性预测概率分别为0.611和0.56（表S2）。基于这些发现，我们聚焦于6PPD-Q诱导的呼吸毒性，并进一步调查其对
讨论
IPF是一种进展性和致命的间质性肺疾病，其特征为异常的细胞外基质沉积和肺实质结构破坏（Hutchinson等，2015；Raghu等，2022）。新兴的环境污染物6PPD-Q，作为轮胎橡胶抗氧化剂6PPD的转化产物，已在环境样品中被广泛检测到；然而，其潜在的呼吸毒性已成为日益关注的焦点（Li等，2025；Tian等，
结论
本研究整合了网络毒理学、单细胞和空间转录组学以及分子对接，将CTSK确定为IPF中与6PPD-Q相关的潜在生物标志物。综合分析表明，6PPD-Q暴露、CTSK表达升高以及巨噬细胞SPP1中的胆固醇代谢失调之间存在潜在关联。在细胞间通讯层面，空间上相邻的巨噬细胞SPP1和肌成纤维细胞表现出涉及胆固醇-RORA/LDLR的预测代谢串扰。
CRediT作者贡献声明
王启贤：撰写——初稿，可视化，软件，项目管理，方法论，概念构思。吴怡婷：撰写——初稿，可视化，软件，方法论，概念构思。杜朋瑞：撰写——初稿，可视化，软件，方法论，概念构思。钱俊宇：撰写——审阅与编辑，方法论。舒婉仪：撰写——初稿，可视化，软件，方法论。华春燕：撰写——审阅与编辑，监督，经费获取。
利益冲突声明
作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本论文所述工作的情况。
写作过程中生成式AI及AI辅助技术的声明
在稿件准备过程中，采用了AI工具进行语法检查和语言润色。所有作者均对内容进行了彻底审阅，并对本文发表承担全部责任。
资金支持
本研究由浙江省一流学科"药学"（温州医科大学）、温州医科大学基础研究基金（KYYW202411）以及中国温州市科技计划项目（GK20250138）资助。
利益冲突声明
? 作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本论文所述工作的情况。
致谢
我们感谢本研究中所有数据库工作人员的宝贵贡献。
王启贤 | 吴怡婷 | 杜朋瑞 | 钱俊宇 | 舒婉仪 | 华春燕 | 高胜
