供稿：范淑纤，武汉大学
校稿：曾黎，武汉大学
推送：曾黎，武汉大学
今天给大家分享的文献发表在Journal of Hazardous Materials上，标题为Environmental concentrations of 6PPD and 6PPD-quinone induce hepatic lipid metabolism disorders in male black-spotted frogs，通讯作者为杭州师范大学的张杭君教授。
随着全球经济发展，汽车行业迅速扩张，轮胎的制作和消耗量大幅增加。6PPD（N-(1,3二甲基丁基)-N′-苯基对苯二胺）是一种广泛用于橡胶轮胎中的抗氧化剂，它能够保护轮胎免受臭氧导致的损害。然而，当6PPD暴露在空气中时，它会与空气中的臭氧发生反应，形成一种名为6PPD-醌（6PPD-quinone）的副产品。这两种化学物质主要通过轮胎磨损颗粒、大气沉降、道路表面残留物的方式进入环境，在自然环境中不易降解，因此可以在水体、土壤甚至空气中检测到其存在，进而影响整个生态系统的健康。6PPD-醌已经被证实对银大马哈鱼、蓝藻等水生生物构成严重威胁，且具有高毒性。
为了探讨环境浓度的6PPD及6PPD-醌对雄性黑斑蛙（Pelophylax nigromaculatus）肝脏脂质代谢的影响，作者将300只成年雄性黑斑蛙分为五组，在为期21天的实验期间，将它们分别暴露于不同浓度（0、1和10 μg/L）的6PPD和6PPD-Q溶液中。通过肝体指数分析发现6PPD对肝体指数的影响相对较小，6PPD-Q在1和10 μg/L下均显著降低了黑斑蛙的肝体指数（p < 0.05），表明它对肝脏有明显的毒性作用（图1A）。随后对肝组织进行H&E（Hematoxylin and Eosin）染色，结果显示各浓度的6PPD和6PPD-Q溶液均引起了肝脏炎症（图1B-F）。由H&E空泡区域比率可知，1 μg/L的6PPD-Q显著增加了空泡区域比率，表明低浓度的6PPD-Q对肝脏细胞有明显的毒性作用，导致细胞内空泡化增加，但10 μg/L的6PPD-Q对空泡区域比率的影响与控制组相似（图1G）。对处理后的肝细胞计数，发现表明6PPD和6PPD-Q均对肝脏细胞有明显的毒性作用，导致细胞数量减少（图1H）。
图1 黑斑蛙肝样本暴露于6PPD和6PPD-Q后的损害情况
接着，作者分析了暴露组的代谢变化。结果显示各暴露组上调和下调的代谢物种类与数量均不相同。为了更好地理解代谢物的作用，作者还分析了KEGG代谢通路。由结果可知，6PPD暴露主要影响氨基酸生物合成通路（图2A-B），表明这些浓度的6PPD可能干扰了与氨基酸相关的代谢过程。6PPD-Q暴露显著影响了不饱和脂肪酸生物合成、花生四烯酸代谢和亚油酸代谢通路（图2C-D），暗示6PPD-Q可能对脂质代谢有更直接的影响。这些发现不仅揭示了两种化学物质对青蛙代谢的不同影响机制，还为进一步的脂质积累研究提供了方向。
图2 不同浓度6PPD和6PPD-Q暴露组的代谢物KEGG通路分析
为了研究6PPD和6PPD-Q暴露后脂质谱的变化，作者接着对肝脏组织中的低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、总胆固醇（T-CHO）和甘油三酯（TG）水平进行了深入分析。结果表明，与对照组相比，各暴露组的TG、TC和LDL-C含量均显著升高（P < 0.05，图3）。
图3 6PPD和6PPD-Q引起的肝脏脂质变化
为了确定6PPD和6PPD-Q如何诱导脂质积累，作者检查了与几个关键细胞过程相关的基因表达。检查结果表明，与脂肪分解相关的基因（如pparα和cyp27a1）表达显著减少，在高浓度6PPD-Q的情况下，cyp27a1受到的影响更为明显（图4A,B）。多个参与甘油三酯（TG）合成的基因（如acc1、dgat1、dgat2、gpat4、agpat4和lpin2）在暴露组中被上调（图4C-H），说明6PPD和6PPD-Q促进了脂质合成。同时，负责总胆固醇（TC）生物合成的Dhcr7基因也被显著上调（图4I），进一步证明了这两种化学物质对脂质合成的影响。
图4 与脂质合成相关的基因表达
此外，作者还检测了脂质合成酶的活性水平。结果表明，6PPD和6PPD-Q不仅通过上调关键基因表达来促进胆固醇的生物合成，还通过增强脂质合成相关酶的活性，进一步促进了脂质的积累（图5）。
图5 与脂质合成相关的酶活性水平
为了分析这两种化合物的生物累积性，作者使用了分子对接方法。结果表明，6PPD和6PPD-Q与受体有较强的结合能力，且能够结合到与PPARα和PPARγ的相同配体结合口袋中（图6A,D），6PPD-Q的对接得分略低于6PPD，意味着它可能有更强的结合力。此外，6PPD-Q与PPARα形成了两个氢键，而6PPD与PPARα之间没有观察到氢键形成（图6B,C）。这可能导致6PPD-Q能够更有效地占据活性位点，干扰PPARα的正常表达和功能。
图6 PPARα和PPARγ与6PPD及6PPD-Q的相互作用
综上所述，6PPD和6PPD-Q干扰了黑斑蛙体内脂质代谢及相关基因的表达，并可能导致更严重的肝脏脂质代谢紊乱。具体来说，6PPD和6PPD-Q显著降低了肝体指数，抑制了脂肪分解并促进了脂肪合成，且6PPD-Q相较于6PPD表现出更强的生物累积性和毒性。这些发现为理解6PPD和6PPD-Q对两栖动物健康风险提供了新的视角。
文章编号：467
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.136400
原文引用：
Zhiquan Liu, Yixuan Feng, Wenhui Sun, Bingyi Wang, Chaoli Shi, Ruixue Ran, Yinan Zhang, Liping Lu, Hangjun Zhang*.Environmental concentrations of 6PPD and 6PPD-quinone induce hepatic lipid metabolism disorders in male black-spotted frogs.J. Hazard. Mater. 2024, 480:136400.
