有机磷阻燃剂生物转化过程及对细胞代谢扰动的研究

发布时间：2020-06-16 08:20

【摘要】：有机磷阻燃剂(Organic phosphorus flame retardant,OPFRs)作为传统阻燃剂的替代品已经在家具、电子产品、婴儿用品等日常产品中广泛使用,并且在不同环境介质和生物体中被频繁检出。研究表明,OPFRs不仅能够引起生物体的神经毒性、生殖毒性、心脏毒性和肝脏毒性等,并且还能干扰内分泌系统的正常功能。基于OPFRs在环境中广泛存在以及由此引发的环境及健康风险引起人们的普遍关注。本研究选取了9种常见的OPFRs为主要的研究对象,在评价维甲酸a受体(Retinoidareceptor,RXRa)介导的内分泌效应基础上,研究了OPFRs基于核磁共振(Nuclear magnetic resonance,NMR)对肝细胞代谢表型的影响;并利用人肝微粒体(Human liver microsome,HLM)分析了典型OPFRs生物转化的潜在机制。主要的研究工作和成果包括以下三部分:(1)对RXRa介导内分泌效应评价:RXRa在维持生物体正常代谢平衡中具有重要功能,本研究以转染了RXRa的中国仓鼠卵巢癌细胞(Chinese hamster ovary cells,CHO-K1)细胞为体外模型,同时整合分子对接技术,考察了有机磷阻燃剂由RXRa介导的潜在内分泌干扰效应。研究表明:部分OPFRs能通过RXRa受体介导而表现出潜在内分泌干扰效应,效应强弱顺序为TMPP(Ortho-containing trimethylphenyl phosphate)TPHP(Triphenyl phosphate)TDBPP(Tris(2,3-dibromopropyl)phosphate)TNBP(Tri-n-butyl phosphate);分子对接结果显示,TMPP与RXRa受体的结合能打分最高,实验结果有助于丰富磷系阻燃剂内分泌干扰毒理学数据,揭示其潜在的健康风险。(2)OPFRs对肝脏细胞代谢表型的影响:基于NMR的细胞代谢组学技术探讨了OPFRs对人肝癌细胞(Human hepatocellular carcinoma cell,HepG2)肝脏细胞毒性和代谢紊乱的毒性特征,通过分析细胞内源性化合物代谢模式变化趋势,搭建发生变化的生物学通路网络结构。研究共指认出HepG2细胞中的33个代谢物,通过对NMR谱的主成分分析,发现9种OPFRs均显著影响HepG2细胞代谢表型变化;OPFRs通过上调下调了三羧酸循环过程中相关代谢物水平,明显干扰细胞三羧酸循环代谢通路,从而揭示了OPFRs在细胞代谢层面可能的毒性特征。(3)P450介导的生物转化:细胞色素P450(Cytochrome P450,CYP450)酶代谢和生物转化典型磷系阻燃剂TPHP研究,利用HLM孵育体系中细胞色素同工酶降解TPHP实验,得到HLM对TPHP的降解动力学曲线,符合一级反应动力学方程,且实验检测到三种TPHP主要代谢产物,分别是S1(Mono hydroxylated metabolite)、S2(Di-hydroxylated metabolite)和DPP(Dipentyl phthalate)。通过细胞色素同工酶不同亚型抑制剂筛选研究,明确了CYP1A2和CYP2E1是降解TPHP的最主要P450亚型,比CYP2A6、CYP2C9和CYP2D6对降解TPHP的能力更强,而CYP2C19、CYP3A4对TPHP代谢没有催化活性。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X592
【图文】：

拮抗效应,维甲酸,内分泌干扰,核受体

26图3-1 9-cis-RA 诱导的维甲酸激素活性；A、B 分别是两次平行实验Figure 3-1. Retinoic acid hormone activity induced by 9-cis-RA；Aand B are two parallel experiments们已经知道大多数 OPFRs 会通过与核受体结合产生激动或拮抗效应而的内分泌干扰效应。课题组之前深入研究过 OPFRs 受体介导的内分泌发现部分 OPFRs 同时具有雌激素激动、拮抗效应，TMPP、TPHP 和 TD糖皮质激素、甲状腺激素和盐皮质激素拮抗效应，同时在 H295R 类固上发现 OPFRs 影响内源性激素的合成与代谢，引起相关通路上重要基调或下调。本研究中 RXR 介导的双荧光报告基因实验中，9 种有机磷能产生类维甲酸激素激动效应（见图 3-2），部分 OPFRs 能通过 RXR

双荧光,报告基因,溴代阻燃剂

但是像 EHDPP 和 TPHP 等可能存在的有机磷阻燃剂的 PPA应却是比溴代阻燃剂更为强烈，因此也引发社会对于某一些替代化合物风险的深刻思考。OPFRs 作为溴代阻燃剂的替代物，作为增塑剂广泛应消费产品，其使用量的显著性增加和我们在各种环境介质中甚至在人类盘中检测到 OPFRs，均引起大量关注。同作为溴代阻燃剂替代品的 HBC究报道[73]HBCD 环境浓度下具有内分泌干扰效应，引起代谢功能紊乱和与 PXR 等受体结合作用，诱导 CYP2B 酶和 CYP3A 酶的表达，进而影响系，同现在 OPFRs 逐渐暴露出来的毒性效应具有非常相似的地方。越来据证明[71, 74]，OPFRs 暴露还会影响生物体内各种激素代谢和合成，TDCHP 暴露诱导斑马鱼体内雌激素和雄激素浓度上升而降低及繁殖能力，相在人类乳腺癌细胞和肾上腺皮质癌细胞为实验对象时出现，影响内源性成和代谢。最近几个流行病学研究发现[14, 75]，室内空气粉尘颗粒中含s 同人体血液中甲状腺素和催乳素浓度密切相关，且降低男性精子质量。

【参考文献】