《Food and Chemical Toxicology》：Intestinal toxicity mechanisms of 6PPD and 6PPD-Q and their potential relevance to inflammatory bowel disease: network toxicology and experimental evidence
编辑推荐：
•6PPD 和 6PPD-Q 通过独特和共享的途径诱导炎性肠道损伤。•网络分析揭示了 EGFR 和 MAPK14 作为共享的核心靶点。•体内暴露于 6PPD 和 6PPD-Q 会导致肠道炎症和粘膜屏障破坏。•这两种毒素在体外均诱导了 ROS 积累和炎症。•监测、控制源头并寻找
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6PPD 和 6PPD-Q 通过独特和共享的途径诱导炎性肠道损伤。
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网络分析揭示了 EGFR 和 MAPK14 作为共享的核心靶点。
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体内暴露于 6PPD 和 6PPD-Q 会导致肠道炎症和粘膜屏障破坏。
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这两种毒素在体外均诱导了 ROS 积累和炎症。
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监测、控制源头并寻找 6PPD 替代品至关重要。
引言
N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基 -p-苯二胺（6PPD）是一种广泛分布的抗臭氧剂，被广泛掺入橡胶轮胎的制造中以防止结构降解 1, 2。在车辆正常操作期间，机械磨损不断将轮胎磨损颗粒（TWPs）释放到环境中，而化学添加剂 6PPD 与大气臭氧发生快速反应形成 6PPD-醌（6PPD-Q）[3]。与其母体化合物不同，6PPD-Q 具有高稳定性、高亲脂性和环境持久性 [4]。因此，这些化学添加剂及其有毒衍生物被大量持续释放，成为全球最主导和最普遍的微塑料相关污染物之一。它们在大气系统、城市暴雨水和农业土壤中造成严重污染 [5]。虽然 6PPD-Q 对特定水生物种具有急性、高致死毒性，这在银大麻哈鱼大量死亡事件后引发了强烈的监管审查，但科学和公共卫生界现在日益关注这些无处不在的污染物对哺乳动物和人类的慢性积累和隐蔽毒理学影响。2, 6。
近期的生物监测研究记录了人类暴露于 6PPD 和 6PPD-Q 的情况，在这些研究中的人类生物样本（包括尿液和母乳）中检测到了这些化合物。这些发现支持了系统性暴露的发生，并强调了进一步评估其潜在健康影响的必要性 7, 8。这种暴露通过多种日常途径持续发生，包括吸入含有 TWPs 的空气颗粒物以及摄入受污染的饮用水、农业食品作物和室内灰尘 [9]。作为与外部环境的主要生物界面，人类胃肠道作为免疫防御的第一道防线和摄入的外源性物质初始积累的主要场所 [10]。新兴的毒理学研究表明，这些轮胎衍生的亲脂性污染物进入胃肠道系统后，可以轻松穿透细胞膜 [11]。体外和体内哺乳动物模型已证明，暴露于 6PPD 和 6PPD-Q 会通过消耗谷胱甘肽储备和过量产生活性氧（ROS）诱导严重的细胞内氧化应激 [12]。此外，慢性摄入这些化合物已被证明会诱导局部细胞毒性，触发肠道上皮细胞的线粒体功能障碍，并导致显著的肠道菌群失调，所有这些都严重损害紧密连接完整性并破坏肠道物理屏障 [10]。
肠道上皮屏障的破坏以及随后肠腔内容物的不受控易位，根本上与炎症性肠病（IBD）的发病机制密切相关 [13]。IBD 是一种慢性、特发性且致残严重的胃肠道免疫障碍，主要包括两种主要临床亚型：克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC）[14]。虽然 UC 通常局限于结肠和直肠内的连续性粘膜炎症，但 CD 的特征是不连续的、全层炎性病变，可影响胃肠道的任何部分 [15]。尽管存在这些解剖学和组织病理学差异，但这两种情况共享一个共同的潜在致病基础：受损的粘膜屏障允许微生物抗原和环境毒素异常浸润到固有层 [16]。这种破坏过度激活粘膜先天免疫系统，导致巨噬细胞和 T 细胞的大量募集，以及破坏性促炎细胞因子（如 TNF-α、IL-6 和 IL-1β）的过度释放 [17]。这最终创造了一个慢性组织损伤、大量溃疡和全身代谢功能障碍的恶性、自我持续循环。过去几十年来，IBD 的全球发病率和患病率呈指数级增长，特别是在快速工业化地区，给全球医疗保健系统带来了深刻且日益增加的负担 [18]。
尽管 IBD 的确切病因尚不完全清楚，但已形成一种共识，即它是由遗传易感性、免疫系统异常和环境因素之间的复杂相互作用所致 19, 20。至关重要的是，人类种群的遗传背景没有发生足够快的改变来解释现代 IBD 病例的激增，这指向“环境暴露组”作为主要驱动力 [21]。慢性摄入工业外源物和微塑料相关增塑剂现在被公认为一种强效触发因素，可以过早激活炎症级联反应并诱导肠道上皮细胞凋亡 [22]。鉴于它们的化学反应性、已记录的细胞毒性和广泛的环境存在，6PPD 和 6PPD-Q 可能代表潜在的肠道免疫失调的环境贡献因素。10, 23。实验结果表明，这些化合物可能影响肠道细胞和免疫通路，并在相关暴露条件下促成炎症反应 [24]。
目前，6PPD 衍生物与人类肠道受体之间的具体相互作用在很大程度上尚未被探索，因为传统模型难以捕捉它们复杂的多靶点机制。为了弥合这一差距，本研究旨在利用稳健的双重策略方法阐明 6PPD 和 6PPD-Q 在 IBD 中的毒理学机制。首先，采用结合网络毒理学、临床转录组学和分子对接的综合计算框架，来确定这些新兴污染物在 CD 和 UC 中破坏的核心促炎信号网络。至关重要的是，为了将这些理论预测转化为确凿的经验证据，随后进行了全面的体外和体内实验验证。最终，通过将临床数据验证与靶向生物测定相结合，我们的发现提供了关于这些环境污染物如何促成肠道炎症和粘膜损伤的机制见解，强调了重新评估轮胎衍生物污染物胃肠道风险的紧迫性。
章节片段
6PPD 和 6PPD-Q 的目标获取与标准化
为了识别潜在靶点，从 PubChem 数据库获取 6PPD 和 6PPD-Q 的标准 SMILES 字符串，并在四个计算平台上进行查询：SwissTargetPrediction、TargetNet、ChEMBL 和 STITCH25, 26, 27, 28。搜索严格限制在智人（Homo sapiens）范围内以保持临床相关性。分别收集 6PPD 和 6PPD-Q 的预测靶点，并去除每种化合物特定数据集中的重复条目。为了确保命名一致性，所有
6PPD 对 CD 的影响
利用来自 PubChem 数据库的 6PPD 标准 SMILES 字符串绘制其二维化学结构（图 1A）。数据库集成鉴定出 6PPD 的 213 个潜在靶点。对于 CD，从 GeneCards 数据库检索到 4539 个疾病相关靶点。韦恩分析揭示了 6PPD 和 CD 之间的 160 个共享靶点（图 1B）。这 160 个共同靶点被导入 STRING 数据库，使用 0.70 置信度构建蛋白质 - 蛋白质相互作用网络
讨论
随着工业化和环境恶化，IBD 的全球发病率正在加速增长。当前研究前沿内的深刻共识规定，单纯的遗传易感性已无法解释这种现代流行病的激增。相反，围绕环境暴露组的非遗传因素正成为关键的驱动力 [21]。近年来，轮胎磨损颗粒及其衍生的微塑料相关化学浸出物已经
结论
本研究通过整合网络毒理学、临床转录组学、分子对接和实验验证，系统调查了轮胎衍生物污染物 6PPD 和 6PPD-Q 在 IBD（包括 CD 和 UC）中的潜在毒性机制。6PPD 主要与涉及白细胞介素信号、脂质介导的炎症途径以及 HIF1A、IL1B、IL6 和 PTGS2 等关键靶点的急性炎症和氧化应激反应相关。相比之下，6PPD-Q 更
CRediT 作者贡献声明
Yixuan Zhang: 撰写 - 初稿，可视化，软件，方法学，调查，正式分析，数据管理，概念化。Ze Li: 撰写 - 审查 & 编辑，监督，资源，项目管理，方法学，资金获取，概念化。Yuyang Luo: 撰写 - 审查 & 编辑，验证，正式分析，数据管理。Siyi Wang: 可视化，验证，调查
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本论文报告的工作。
伦理批准
所有动物程序均已通过中南大学生物实验伦理委员会的审查和批准（批准号 APU-2026-0223）。本研究按照 ARRIVE 指南（动物研究：体内实验报告）进行。
数据可用性
当前研究中使用和/或分析的数据集可在 GEO 仓库 (GSE75214, GSE47908) 中获得。
生成式 AI 及 AI 辅助技术声明
在本手稿的准备过程中，作者仅利用 Gemini 进行英语语言翻译和润色。该 AI 工具未用于生成数据、分析结果或得出科学结论。使用该工具后，作者仔细审查并编辑了内容，并对最终手稿承担全部责任。
资助
本研究由 研究生研究与创新项目 of 中南大学 (No.2026zzts639) 支持。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本论文报告的工作。
Yixuan Zhang|Yuyang Luo|Siyi Wang|Ze Li
