有机磷酸酯类(OPEs)作为添加剂化学物质,被广泛用作阻燃剂和增塑剂,应用于电子产品、塑料制品、建筑材料及家具中(Han等人,2024年)。其中,双酚A二二苯基磷酸酯(BDP)作为一种替代性低聚物OPE,已日益被用于商业产品中。然而,不断积累的证明确认其在多种环境介质中均有所检出,包括地表水、大气、沉积物以及尘土,表明其存在广泛的环境释放与持久性(Rodgers等人,2023年)。在中国,BDP及其他新兴低聚物OPEs已在土壤中(Wang等人,2019年)以ng/g干重水平以及在沉积物中(Zhong等人,2021年)被检出,并在河口及沿海水体中(Han等人,2025年;Qi等人,2025年)以ng/L水平被检出,表明其在固相和水相环境介质中均广泛存在,从而在现实暴露条件下引发了生态方面的担忧。此外,由于BDP具有较强的疏水性和有限的生物转化能力(Herczegh等人,2023年),其内部暴露风险也引起了关注。在人类生物监测样本中检测到BDP,包括全血、尿液以及母体和脐带血清(Hou等人,2020年;Luo等人,2023年),进一步将这一担忧从环境污染物扩展至内部暴露层面。尽管如此,在环境相关浓度下暴露于BDP所产生的发育期生物学后果仍然知之甚少,尤其是在关于机体抵御生物应激源防御能力方面的影响。OPEs在多种生物模型中表现出不可忽视的免疫毒性和与应激相关的效应(Liu等人,2026年;Wang等人,2023a年)。在基于巨噬细胞的
体外系统中,磷酸三苯(TPHP)通过天然免疫信号相关通路损害黏附和吞噬作用(Zhao等人,2025年),而环境相关的OPE混合物还可进一步诱导氧化应激,干扰巨噬细胞的溶酶体功能和脂质稳态(Giles等人,2024年),这与更广泛的证据一致,即OPEs可干扰炎症信号、损害巨噬细胞免疫功能,并破坏肠道稳态,以及屏障相关的免疫应答(Farkhondeh等人,2020年;Li等人,2020年)。关于新兴低聚物OPEs的毒理学证据也在不断积累(Shi和Zhao,2024年)。在斑马鱼中,BDP破坏了肠道微生物群稳态并引发肠道损伤(Lyu等人,2025年),提示BDP能够在
体内影响屏障相关的生理过程。此外,来自A549细胞的
体外证据表明,BDP及相关的芳基OPEs可诱导氧化应激、p53依赖性DNA损伤应答以及线粒体损伤,提示氧化还原偶联的细胞损伤可能是这些化合物的关键毒理学后果(Yuan等人,2019年)。由于天然免疫和上皮屏障功能对于维持机体抵御生物应激源的防御至关重要,这些发现提出了一个重要问题:即在环境相关浓度下长期暴露于BDP是否能够削弱机体对病原体挑战的抵抗能力。
秀丽隐杆线虫(
C. elegans)是研究环境毒性和天然免疫调控的成熟模型。尽管它缺乏适应性免疫,但这一线虫可通过多种信号通路(包括p38 MAPK和DAF-2/FOXO),以及组织特异性抗菌效应分子和上皮屏障调控,建立保守的防御应答(Irazoqui等人,2010年)。这些特征使
C. elegans特别适合解析环境污染物如何干扰宿主—病原体识别—应答轴,从而影响在毒性应激下的防御能力。此外,其生命周期短、遗传可操作性强,以及与病原体挑战实验的兼容性,为将机体的敏感性关联到特定的分子通路提供了有用的框架。重要的是,
C. elegans的天然免疫应答受发育调节,在多种感染模型中幼虫期通常表现出比性成熟成虫更强的抵抗力,表明发育阶段本身可以影响宿主防御结果(Tran和Luallen,2024年)。这种阶段依赖性为在评估污染物诱导的宿主防御破坏时比较不同发育暴露窗口提供了生物学依据。基于BDP的环境分布情况以及OPE暴露与免疫、屏障和应激相关毒性相关联的新兴证据,我们假设在环境相关浓度下暴露于BDP将削弱
C. elegans对细菌感染的宿主防御,并且这种削弱与上皮免疫调控和应激稳态的改变有关。为检验这一假设,我们比较了三种发育暴露窗口,以评估BDP诱导的病原敏感性是否随发育时机而变化,并确定提供最为综合响应谱的暴露模式,用于后续的分子分析。我们整合了PA14慢杀实验、转录组分析、定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)验证、肠道通透性分析、氧化还原与凋亡相关指标、基于突变体的遗传学实验以及DAF-16GFP报告基因分析,以鉴定与感染敏感表型相关的宿主过程。分子对接被用作探索性的
计算模拟分析,以评估BDP与蛋白质潜在相互作用的结构性合理性。本研究在环境相关暴露条件下,对BDP诱导的发育期免疫毒性进行了整合评估,并评价病原敏感性作为评估新兴OPEs毒理学效应的敏感指标。
章节摘要
线虫菌株及其培养
以下C. elegans菌株购自线虫遗传中心(CGC):N2(野生型)、EU31 [skn-1(zu135) IV/nT1]、KU25 [pmk-1(km25) IV]、NU3 [dbl-1(nk3) V]、RB1085 [tir-1(ok1052) III]、TJ356 [zIs356 (daf-16p::daf-16a/b::GFP + rol-6(su1006))]。所有菌株均在以大肠杆菌(E. coli)OP50作为食物的线虫培养基(NGM)平板上于20 °C进行培养,方法如前所述(Wang等人,2023b年;Zhang等人,2024年)。
制备年龄同步的线虫
持续的发育期BDP暴露增加了C. elegans对PA14的敏感性并改变了机体表型
为确定BDP诱导的病原敏感表型是否依赖于发育时机,我们使同步化的L1幼虫接受三种暴露模式。在这些模式中,L1至成虫期方案产生了最广泛的整体响应谱,因此被选定用于后续分子分析。其他两种暴露窗口(L1至L4期和L4至成虫期)的详细结果见图S6–S7。
在L1至成虫期持续暴露条件下,环境相关的BDP
讨论
本研究确定病原抵抗力下降是发育期暴露于环境相关浓度BDP的一种功能性结局。在L1至成虫期持续暴露下,BDP显著缩短了PA14感染期间的存活时间,而寿命和生长则未受到明显影响。BDP对OP50或PA14生长均未产生可测量效应,这表明慢杀实验中的存活率下降更可能反映了
C. elegans宿主防御能力的改变。
结论
总体而言,本研究对发育期暴露于环境相关浓度BDP如何影响C. elegans宿主防御进行了整合评估。我们的研究结果表明,L1至成虫期持续暴露于BDP显著降低了PA14感染期间的存活率,而寿命和生长未受明显影响,且细菌生长保持不变,表明存在一种宿主介导的感染敏感表型。这些变化伴随着表皮nlp/的改变
CRediT作者贡献声明
Zheng Yungu:初稿撰写、可视化、验证、方法学、调查、形式化分析、数据整理、概念构思。
Zhu Jianghui:调查、形式化分析。
Fu Lele:软件、形式化分析。
Yao Weimin:撰写—审阅与编辑、指导、项目管理。
Qiu Wenhui:撰写—审阅与编辑、项目管理、基金获取。
Yang Ming:撰写—审阅与编辑、指导、资源、项目管理、基金获取。
利益冲突声明
作者声明他们不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究由国家自然科学基金(32571894)和粤港澳土壤与地下水污染防控联合实验室(2023B1212120001)资助。
Zheng Yungu|Zhu Jianghui|Fu Lele|Yao Weimin|Qiu Wenhui|Yang Ming