中山大学(深圳)公共卫生学院 杨春雪团队 ES&T | 整合网络毒理学与多组学分析揭示 BDE 47 的潜在肝致癌效应及其作用机制!

研究背景：

研究目的：通过结合全国健康和营养检查调查（NHANES）的流行病学数据，以及网络毒理学、多组学分析和体外实验，探究 BDE 47 暴露与 MASLD 的关联，明确 BDE 47 在 MASLD 向 HCC 进展中的作用，并从脂质代谢、炎症反应、氧化应激等方面解析其潜在的分子机制，同时验证 BDE 47 发挥毒理作用的主要形式是母体化合物还是其代谢产物。

研究方法：1.流行病学分析：分析 2005-2016 年六轮 NHANES 数据，纳入 3633 名研究对象，检测血清中 PBDEs 含量，比较 MASLD / 非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）患者与健康对照的 BDE 47 水平，通过逻辑回归和限制性立方样条分析探究 BDE 47 暴露与 MASLD/NAFLD 患病风险的关联；

2. 网络毒理学分析：通过数据库预测 BDE 47、MASLD、HCC 相关靶点，进行蛋白 - 蛋白相互作用网络分析和功能富集分析，结合分子对接验证 BDE 47 与核心靶点的结合能力；

3. 体外细胞实验：以 Huh7 肝癌细胞、LO2 正常肝细胞和 THP-1 单核细胞为模型，检测 BDE 47 对细胞活力的影响，通过油红 O 染色、BODIPY 染色和试剂盒检测细胞内脂质积累情况；

4. 多组学分析：对 BDE 47 处理后的 Huh7 细胞进行非靶向脂质组学和转录组学分析，筛选差异脂质和差异表达基因，进行通路富集分析；

5. 机制验证实验：利用神经酰胺合成抑制剂 FB1 和胆固醇外流激动剂 T0901317，验证鞘脂合成和胆固醇外流在 BDE 47 诱导脂质积累中的作用；检测细胞内活性氧（ROS）水平和炎症因子表达，探究 BDE 47 对氧化应激和肿瘤微环境的影响；

6. 生物转化分析：检测 BDE 47 处理后 Huh7 细胞内、外的母体化合物和羟基化代谢产物含量，明确其在肝癌细胞中的存在形式。

主要发现：

结论：BDE 47 是 MASLD 向 HCC 进展的潜在环境风险因子，其主要通过扰乱溶酶体功能、鞘脂和胆固醇代谢导致细胞脂质积累，同时诱导氧化应激、激活炎症反应并塑造免疫抑制的肿瘤微环境，共同促进 MASLD 向 HCC 的恶性进展；BDE 47 在肝癌细胞中未发生羟基化代谢，其发挥肝致癌性的主要形式为母体化合物，而非传统认为的羟基化代谢产物；本研究证实了网络毒理学结合多组学技术在解析环境污染物毒理机制中的有效性，为 BDE 47 的健康风险评估和 MASLD 相关 HCC 的预防提供了新的分子靶点和理论依据，同时也提示评估 BDE 47 毒性时需兼顾母体化合物和代谢转化过程。

代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）旧称非酒精性脂肪性肝病（NAFLD），目前已成为全球最常见的慢性肝脏疾病，也是肝细胞癌（HCC）的主要诱因。MASLD 由脂质代谢异常引发，疾病会从单纯性脂肪变性逐步进展为代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH，原非酒精性脂肪性肝炎 NASH）、肝纤维化、肝硬化，最终发展为肝细胞癌。尽管遗传、饮食和生活方式因素会影响疾病进展，但这些因素无法完全解释全球范围内 MASLD 和肝细胞癌疾病负担的持续增加。越来越多的证据表明，暴露于环境污染物与 MASLD 患病风险升高相关，这一作用主要通过诱导肝脏脂质积累实现。肝脏脂质沉积会驱动代谢重编程，包括细胞能量代谢改变和具有潜在毒性的代谢物蓄积，进而促进肝脏肿瘤的发生。值得关注的是，空气污染物和持久性有机污染物等环境污染物不仅与 MASLD 相关，还会增加肝细胞癌的发病率和死亡率，这凸显了环境暴露在 MASLD 和肝细胞癌发病机制中的重要作用。

多溴二苯醚（PBDEs）是一类广泛应用于纺织品、电子产品、家具和建筑材料的合成阻燃剂。据估计，1970 年至 2018 年间，全球多溴二苯醚的产量约达 180 万吨。作为非共价结合的添加剂，多溴二苯醚易释放到周边环境中，因其使用广泛且具有持久性，在空气、水和土壤中均能被普遍检测到。普通人群主要通过食入、吸入和皮肤吸收的方式接触多溴二苯醚，因此在血液、脂肪组织、头发、胎盘、肾脏、肝脏、肺和精液中均能检测到其存在。流行病学研究表明，包括 BDE 153、BDE 28 和 BDE 209 在内的多种多溴二苯醚同系物，与肝脏脂肪蓄积增加、肝酶水平升高以及 MASLD 患病风险上升相关。在所有多溴二苯醚同系物中，2,2′,4,4′- 四溴二苯醚（BDE 47）在环境和人体样本中的含量最为丰富。有证据表明，BDE 47 具有多种毒性效应，包括肝毒性、内分泌干扰、免疫损伤和促肿瘤活性。尽管目前将 BDE 47 与肝细胞癌直接关联的流行病学数据仍较为有限，但实验研究证实，这种高亲脂性化合物会破坏肝脏脂质稳态，加重脂肪性肝炎，并伴随炎症反应和氧化应激增强。在全球范围内，进展期 MASLD，尤其是 MASH，已成为肝细胞癌发病率快速上升的重要诱因，这也提示 BDE 47 可能在 MASLD 相关肝细胞癌的进展中发挥作用。因此，本研究旨在探究 BDE 47 暴露是否会影响 MASLD 向肝细胞癌的转化过程。

网络毒理学是一种新兴的系统水平研究方法，它整合了生物信息学、系统生物学和化学信息学，用于预测潜在的毒理学靶点和通路。与传统毒理学不同，网络毒理学强调毒作用的相互关联机制，已成功应用于揭示 N-（1,3 - 二甲基丁基）-N'- 苯基对苯二胺醌衍生物的肝毒性，以及聚苯乙烯微塑料和 BDE 47 的神经毒性机制。然而，通过计算机模拟分析得到的预测结果仍需实验验证。脂质组学和转录组学等多组学技术能提供互补的高维数据集，捕捉生物系统中的分子扰动特征。鉴于 MASLD 相关肝细胞癌发病机制的复杂性，将网络毒理学与多组学技术相结合，是鉴定其分子通路并验证 BDE 47 在肝癌细胞模型中诱导效应的有效策略。

本研究结合全国健康和营养检查调查（NHANES）数据和肝癌细胞模型，系统探究了 BDE 47 的致癌潜力。通过整合网络毒理学、脂质组学、转录组学和生物信息学方法，解析了 BDE 47 可能加速 MASLD 向肝细胞癌进展的异常调控通路。研究结果为 BDE 47 的致瘤潜力提供了新的见解，并凸显了网络毒理学与多组学技术结合在环境毒理学研究中的应用价值。

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