网络毒理学与体内研究表明，微塑料携带的柠檬酸三丁酯在促进结肠炎向肿瘤发生的转化过程中具有毒性，并揭示了其作用机制

《Environment & Health》：Network Toxicology and In Vivo Studies Reveal the Toxicity and Mechanisms of Tributyl Citrate Carried by Microplastics in Promoting Colitis-to-Tumorigenesis Transformation

　　肠道炎症与癌症转化机制及三丁基柠檬酸酯毒性研究|摘要：本研究通过动物实验和网络毒理学分析，发现三丁基柠檬酸酯（TBC）可加剧微塑料诱导的肠道炎症，并通过激活MAPK3、KRAS、PIK3CD等13个核心靶点，促进氧化应激和肠道屏障破坏，加速炎症向结直肠癌转化。实验验证了TBC与关键蛋白的稳定结合，并利用转录组学确认了相关通路。分隔符：

　　在现代社会中，塑料制品的广泛使用带来了大量环境污染物，其中塑化剂作为提升塑料柔韧性和延展性的关键成分，尤其受到关注。塑化剂主要分为两类：邻苯二甲酸酯类（phthalates）和非邻苯二甲酸酯类（nonphthalates）。邻苯二甲酸酯类因对人体内分泌系统产生干扰作用，以及与代谢紊乱和致癌风险相关的证据，已被各国严格管控。相比之下，柠檬酸酯类塑化剂因其较低的急性毒性和更好的生物降解性，逐渐成为邻苯二甲酸酯类的替代品。然而，随着柠檬酸酯类塑化剂使用量的增加，其在环境中的浓度也显著上升，从而引发了对其长期健康影响的关注。特别是三辛基柠檬酸酯（TBC），作为一种常见的柠檬酸酯类塑化剂，其在食品和日常环境中的暴露频率和剂量不断上升，显示出潜在的毒性风险。本研究通过综合运用网络毒理学、分子对接、分子动力学模拟、动物实验和转录组学分析等方法，系统探讨了TBC对肠道炎症和炎症向癌症转化的潜在影响，为评估环境化学物质的健康风险提供了理论依据。

研究团队首先利用动物实验验证了TBC对由微塑料诱导的结肠炎模型中结肠炎症的加剧作用。实验结果显示，TBC不仅增加了结肠炎症的程度，还显著影响了肠道的病理状态，如肠道长度缩短、肠道重量下降以及炎症细胞的大量浸润。此外，通过酶联免疫吸附测定（ELISA）分析发现，TBC显著提高了促炎性细胞因子如TNF-α、IL-1β和IL-6的水平，同时降低了抗炎性细胞因子IL-10的表达。这些发现表明，TBC在体内可能通过促进炎症反应，进而对肠道健康产生负面影响。

为进一步揭示TBC的潜在毒性机制，研究团队采用计算毒理学方法，结合ProTox-III和ADMETlab 3.0平台对TBC的毒性特征进行了预测。结果显示，TBC可能具有潜在的致癌性、肝毒性以及神经毒性，这些特性使其在环境暴露背景下具有更高的健康风险。同时，通过整合多个数据库，如ChEMBL、SwissTargetPrediction和SuperPred，研究团队识别出299个与TBC相关的潜在靶点，并通过STRING和Cytoscape分析筛选出13个核心靶点，包括AKT2、MAPK1、MAPK3、HSP90AA1、PIK3CD、BCL2、PIK3R1、PIK3CB、ESR1、CASP3、KRAS、ERBB2和PTPN11。这些核心靶点的鉴定为理解TBC在肠道炎症到癌症转化过程中的作用提供了重要线索。

为了深入探讨这些靶点的功能，研究团队进行了基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）的富集分析。分析结果显示，TBC可能通过氧化应激和炎症反应相关的通路促进致癌过程。此外，分子对接和分子动力学模拟进一步验证了TBC与关键靶点之间的稳定相互作用，如MAPK3、PIK3CD和KRAS。这些靶点的结合能低于-5.0 kcal/mol，表明TBC与这些蛋白质之间存在较强的结合能力，从而可能通过影响这些关键分子的活性，进而引发一系列病理变化。

为了进一步验证TBC在结肠炎相关肿瘤形成中的作用，研究团队构建了AOM/DSS诱导的结肠炎相关结直肠癌小鼠模型。结果显示，TBC显著加剧了结肠炎症，并增加了肿瘤的形成。在这些模型中，TBC处理组的肿瘤数量和大小均高于对照组和常规模型组，表明TBC可能在促进结肠炎向癌症转化的过程中发挥重要作用。免疫组化分析还显示，TBC处理组中KRAS和PIK3CD的表达水平显著高于对照组和常规模型组，这提示这些靶点可能在TBC诱导的致癌过程中起关键作用。

转录组学分析进一步揭示了TBC在促进肠道炎症向癌症转化中的具体机制。通过加权基因共表达网络分析（WGCNA），研究团队识别出与TBC处理相关的18个基因共表达模块，并筛选出与关键靶点（MAPK3、KRAS和PIK3CD）显著相关的模块。这些基因的表达变化与氧化应激、细胞骨架组织、紧密连接完整性以及肠道屏障功能等通路密切相关。这表明，TBC可能通过影响这些关键通路，从而加剧肠道炎症并促进癌症的发生。

研究结果还显示，TBC的暴露不仅限于单一途径，而是可能通过多种途径，如摄入、吸入和皮肤接触等方式进入人体。微塑料作为TBC的载体，不仅增加了其在环境中的暴露频率，还可能通过改变共吸附污染物的生物可利用性和体内分布，导致其毒性效应的叠加或协同作用。这种多途径暴露模式在现实世界中更为常见，因此未来的研究需要更多关注多途径暴露对健康的影响。

此外，研究团队指出，当前的研究虽然揭示了TBC的潜在毒性机制，但在体外实验验证方面仍存在不足。虽然动物实验提供了重要的病理和生理证据，但缺乏细胞水平的直接验证限制了对TBC分子机制的全面理解。因此，未来的实验设计应包括体外系统，如肠道上皮细胞与巨噬细胞的共培养模型，以更精确地模拟肠道的炎症微环境。这些模型将有助于深入研究TBC诱导的氧化应激、促炎性细胞因子释放、紧密连接破坏以及MAPK和PI3K/AKT等致癌通路的激活过程。此外，通过靶向基因敲除技术，如siRNA或CRISPR/Cas9，可以进一步验证关键基因在TBC毒性中的作用，从而建立这些分子靶点与TBC驱动的炎症向癌症转化之间的因果关系。

综上所述，本研究不仅揭示了TBC在促进肠道炎症和癌症转化中的潜在作用，还为评估环境化学物质的健康风险提供了新的理论依据。TBC作为柠檬酸酯类塑化剂的代表，其在环境中的广泛存在和持续暴露，使得对其健康影响的研究变得尤为重要。通过整合计算毒理学、分子生物学和实验验证等多学科方法，研究团队系统地阐明了TBC在肠道健康中的潜在危害，并提出了进一步研究的方向。未来，针对TBC及其相关污染物的多途径暴露、长期累积效应以及与其他污染物的相互作用，需要更多的研究来全面评估其对人类健康的潜在影响。此外，制定有效的公共卫生策略和环境监测措施，以减少TBC的暴露风险，将是保护公众健康的重要任务。