《Chemico-Biological Interactions》:Triphenyl phosphate may reduced oxidative muscle-fiber phenotype involving IL-17A-p38 MAPK -PGC1- α signaling pathway
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摘要背景TPHP广泛应用于各个领域。近年来,这种污染物对健康的潜在危害引起了人们的广泛关注。然而,TPHP对骨骼肌功能的影响及其潜在机制仍需进一步研究。方法本研究结合了体内动物实验和体外细胞实验。30只C57BL/6J小鼠被随机分为CON组、T25组和T50组,并接受了8周的TP
摘要
背景
TPHP广泛应用于各个领域。近年来,这种污染物对健康的潜在危害引起了人们的广泛关注。然而,TPHP对骨骼肌功能的影响及其潜在机制仍需进一步研究。
方法
本研究结合了体内动物实验和体外细胞实验。30只C57BL/6J小鼠被随机分为CON组、T25组和T50组,并接受了8周的TPHP灌胃处理。收集腓肠肌组织进行转录组测序、qPCR、Western blotting(WB)和免疫荧光(IF)分析。在体外实验中,C2C12肌母细胞暴露于不同浓度的TPHP下24小时后,也进行了相同的分子检测。
结果
研究表明,TPHP处理后小鼠腓肠肌中的肌萎缩标志物增加(T25组:p < 0.05;T50组:p < 0.01),而与氧化肌纤维相关的基因和蛋白质表达减少(T25组:p < 0.05;T50组:p < 0.01)。基因测序结果显示IL-17A通路的表达增加。细胞实验也表明,TPHP处理后与肌萎缩相关的基因和蛋白质表达增加(T25组:p < 0.05;T50组:p < 0.01),而与氧化肌纤维相关的基因和蛋白质表达减少(T25组:p < 0.05;T50组:p < 0.01)。通过使用相关抑制剂,验证了IL-17A - p38 MAPK-PGC1-α通路可以减少氧化肌纤维的表型。
结论
我们的研究发现表明,TPHP可能通过IL-17A-p38 MAPK-PGC1-α信号通路影响氧化肌纤维的表型。
引言
有机磷酸酯(OPEs)是一类含有有机基团或碳磷键的化合物。它们目前被广泛用于工业生产和日常用品的制造中[1]。三苯基磷酸酯(TPHP)是一种在室温下呈无色无味的结晶粉末。由于TPHP的大规模工业生产和其在各个领域的广泛应用,这种物质可以通过多种途径进入生物体,包括在环境介质中的迁移、食物链中的生物累积、皮肤接触以及饮食摄入[2]、[3]、[4]。目前,TPHP已成为全球环境中常见的持久性有机污染物之一。环境暴露引起的多器官和多系统的生物毒性效应逐渐成为环境毒理学和公共卫生研究的重要热点和前沿方向。大量研究表明,接触TPHP可引发多种毒性效应,涉及发育、神经学、生殖、代谢、遗传和免疫等多个系统和过程[5]、[6]、[7]、[8]、[9]。这些证据表明TPHP对人类健康构成潜在威胁。
骨骼肌占成年哺乳动物体重的约40%,总肌肉质量的55%,以及总蛋白质的50%,是体内能量代谢的核心组织之一[10]、[11]。其生理功能的维持与其结构的完整性和纤维类型组成密切相关。肌萎缩是一种病理状态,其特征是骨骼肌质量、强度和功能的逐渐丧失,包括与年龄相关的退行性变化(如肌少症)以及由疾病、创伤或环境污染物暴露引起的继发性肌肉损伤。其本质是肌肉蛋白合成与降解代谢失衡、肌肉纤维结构损伤以及神经肌肉连接功能障碍的综合结果[12]、[13]。肌萎缩的发生与身体的多个健康方面密切相关。例如,在运动功能方面,肌萎缩发生时,肌肉纤维的数量和直径减少,氧化肌纤维和糖酵解肌纤维之间的稳态平衡被打破,导致肌肉收缩力量、耐力和协调性下降,从而影响运动功能[14];在代谢方面,肌萎缩期间肌肉细胞膜上的葡萄糖转运蛋白4的表达下调,胰岛素介导的葡萄糖摄取能力显著降低,导致胰岛素抵抗和血糖调节能力受损[15];同时,肌肉质量的减少增加了肥胖的风险[16];在身体免疫调节方面,肌萎缩增加了感染疾病的风险[17]。近年来,随着对肌萎缩病理机制的深入分析,人们逐渐认识到肌萎缩的发生具有明显的可预防性。针对性的干预措施可以阻止其发生并延缓其进展速度。与疾病后期的事例治疗相比,从源头上减少肌萎缩的风险,可以保护骨骼肌的结构和功能[18]。肌萎缩的预防干预不是一个单一维度的措施,而是一个涵盖运动干预、营养调节、环境污染预防和控制、慢性疾病管理以及炎症通路靶向调节等多方面的综合策略。其核心价值在于通过早期干预维持肌肉蛋白合成与降解的动态平衡,保护氧化肌纤维的数量和功能,保持骨骼肌的代谢和运动潜力,从而发挥多方面的健康效益,为维持身体的整体生理稳定性、降低慢性疾病风险和提高人口健康水平提供重要支持[19]。先前的研究表明,TPHP可诱导多器官的毒性,但目前尚不清楚TPHP是否会导致骨骼肌中氧化肌纤维的变化,其潜在的分子机制也尚未完全阐明。我们假设TPHP暴露通过激活IL-17A信号通路诱导骨骼肌中氧化肌纤维的减少。因此,本研究使用正常喂养的小鼠、暴露于TPHP的小鼠和C2C12肌管进行实验,旨在验证TPHP对骨骼肌中氧化肌纤维减少的影响及其潜在机制,为阐明TPHP的骨骼肌毒性机制提供依据,并为预防和控制与环境污染物暴露相关的肌肉损伤提供理论基础。
章节片段
伦理声明
本实验方案获得了郑州大学生命科学伦理审查委员会的批准(批准编号:ZZURIB2025-74-1)。所有实验程序均符合国家实验动物管理委员会关于实验动物使用和护理的标准。
样品制备
TPHP购自Sigmaaldrich(德国)。
动物实验
从HFK Biotechnology有限公司(北京)获得了30只7周大的雄性C57BL/6J小鼠。所有动物均被饲养在
TPHP对小鼠身体组成和运动能力的影响
为了研究TPHP对小鼠身体组成和运动能力的影响,测量了它们的体重、瘦体重、脂肪量、MRI、跑步时间和悬挂时间。如图1所示,结果显示TPHP处理显著降低了小鼠的体重(T25组:p < 0.05;T50组:p < 0.01)。身体组成结果显示,TPHP处理显著降低了瘦体重
讨论
接触TPHP会对身体的多个系统和过程造成伤害,包括发育、神经系统、生殖系统、代谢、遗传和免疫[28]、[29]、[30]、[31]。尽管TPHP的多系统毒性已得到广泛证实,但其对骨骼肌系统的直接影响仍缺乏系统研究。在本研究中,我们通过体外和体内实验发现TPHP处理可能导致肌萎缩。此外,我们还发现
作者贡献声明
Shi Lei:软件开发。Huang Yuting:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 原始草稿,软件开发,方法论,数据整理。Ma Zhijin:软件开发。Li Yang:软件开发。Fang Shuhao:资源提供。Liu Keshu:项目管理。Kou Guangning:监督
伦理声明
本研究遵循ARRIVE(动物研究:体内实验报告)指南进行。本研究已获得郑州大学生命科学伦理审查委员会的批准(批准编号:ZZURIB2025-74-1)
资助
河南省自然科学基金(编号:242300421265)
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。
黄玉婷|Shi Lei|Li Yang|Ma Zhijin|Liu Keshu|Fang Shuhao|Kou Guangning
郑州大学营养生态与运动营养健康中心,中国郑州450001