合成酚类抗氧化剂3-BHA的肝脏发育毒性研究：基于网络毒理学与人胚胎干细胞肝分化模型的整合分析

《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Investigating the hepatic developmental toxicity of synthetic phenolic antioxidant 3-BHA: A comprehensive network-based approach combined with human embryonic stem cell-derived hepatocyte models

　　本研究针对合成酚类抗氧化剂3-BHA的发育毒性机制不明确的问题，通过网络毒理学筛选发现AURKB/AURKA/CDK2等关键靶点，并利用hESC肝分化模型证实3-BHA通过抑制FOXA2、AFP、HNF4α表达及肝细胞功能，干扰肝脏发育。研究为SPAs的安全性评估提供了新视角。

　　

在塑料、橡胶等食品接触材料的生产和使用过程中，自由基的产生会导致材料老化。为了延缓这一过程，工业生产中常添加抗氧化剂来防止氧化反应。3-叔丁基-4-羟基茴香醚（3-BHA）作为一种合成单酚类抗氧化剂，自20世纪50年代末被批准作为食品添加剂以来，已广泛应用于食品、化妆品、制药等行业。然而随着使用量的增加，其安全性问题逐渐引起关注。早期研究发现3-BHA具有遗传毒性、内分泌干扰作用，并能影响类固醇激素稳态，但关于其对胚胎发育特别是肝脏形成过程的影响机制尚不明确。

针对这一科学问题，新疆医科大学的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》上发表了一项创新性研究。该研究采用网络毒理学与人类胚胎干细胞（hESC）肝分化模型相结合的策略，系统探讨了3-BHA的肝脏发育毒性及其作用机制。

研究人员主要运用了四大关键技术方法：首先通过网络毒学平台（STITCH、SwissTargetPrediction）预测3-BHA作用靶点，并与GeneCards数据库中的肝脏发育相关基因进行交集分析；其次采用孟德尔随机化（MR）分析验证关键靶点与先天性肝畸形的因果关系；进而建立hESC向肝细胞的分化模型，在分化过程中持续暴露于环境相关浓度（1-100 nM）的3-BHA；最后通过转录组测序（RNA-seq）、qPCR、Western blot、免疫荧光染色等功能实验评估分化各阶段的标志物表达和细胞功能变化。

研究结果呈现明显的阶段性特征：

在定型内胚层发育阶段（分化第2天），3-BHA显著抑制内胚层标志基因FOXA2和SOX17的表达，转录组分析显示脂质代谢、能量代谢等通路异常。

在肝祖细胞发育阶段（分化第8天），肝细胞标志基因AFP和HNF4α表达显著下调，PI3K-Akt、MAPK等信号通路受影响，提示肝前体细胞形成受阻。

在肝细胞成熟阶段（分化第18天），AFP、HNF4α、ALB等基因持续低表达，糖原合成和脂质代谢功能明显受损，氨基酸代谢、能量代谢等相关通路发生紊乱。

值得注意的是，网络毒理学预测的AURKB、AURKA、CDK2等关键靶点在分化早期阶段（第8天）与实验结果高度吻合，但在分化后期（第18天）则主要表现为代谢功能相关基因的改变，这种时序性差异揭示了3-BHA毒性效应的动态变化特征。

研究结论表明，3-BHA通过干扰AURKB/AURKA/CDK2等关键靶点，从内胚层分化阶段就开始抑制肝脏发育过程，并持续影响肝细胞的功能成熟。这一发现不仅为合成酚类抗氧化剂的安全性评估提供了重要理论依据，而且建立的hESC肝分化模型为研究其他环境污染物的发育毒性提供了可靠平台。该研究强调，即使在环境相关浓度下，3-BHA仍可能对胚胎肝脏发育产生潜在风险，这为相关产品的安全使用标准制定提供了科学参考。