科学网—ENCECO|山东师范大学张焕新教授团队：五氯苯酚(PCP)通过TLR通路诱导海水青鳉免疫炎症的有害结局路径
已有 4536 次阅读
2026-1-29 23:38
| 系统分类: 科研笔记
【研究背景导读】
五氯苯酚 (PCP) 属于氯代苯酚类有机污染物，曾广泛应用于农业与工业领域，常用于除草、杀菌 剂 及防治害虫。尽管目前其使用已受到限制，但由于过去的广泛使用及其在环境中的高稳定性， PCP 在多种水体中仍被频繁检出，成为持续关注的问题。目前， PCP 仍被应用于木材防腐处理。由于木材加工厂多集中于沿海地区，在加工过程中排放的 PCP 易进入海洋环境。 鉴于其高环境暴露及其自身持久性， PCP 对海洋的危害应持续被关注。 最近的研究表明，免疫毒性是 PCP 对海洋生物的 显著 不利影响。尽管已有部分实验揭示了其免疫干扰效应，但多集中于毒性效应的表征，其潜在的分子作用机制及下游损害尚不明确。
【文章内容概要】
近日，山东师范大学张焕新教授团队在 En vironmental Chemistry and Ecotoxicology 期刊上发表了题为 “ Deciphering the TLR-mediated immunotoxic adverse outcome pathway of pentachlorophenol in marine medaka ( Oryzias melastigma ) ”的研究论文。研究 模拟海洋中常见的污染水平，选取 1 和 10 μg/L 的 PCP 浓度对海水青鳉暴露 28 天 。 采用不良结局途径 ( AOP ) 框架，结合转录组学、代谢组学和计算毒理学方法，识别 PCP 引发免疫毒性的分子起始事件、关键事件以及最终不良结局。为深入揭示 PCP 诱导的免疫失调及其下游炎症反应等毒性效应，在组学分析的基础上，进一步开展了组织病理学观察、免疫荧光分析、 mRNA 表达及相关生化检测。 这项 研究有助于全面理解 PCP 诱发的免疫炎症机制及其引发的下游损伤，为评估 PCP 的环境污染和健康风险提供了新的见解。
转录组分析显示 ， 多条与免疫相关的通路显著富集。 包括 Toll 样受体信号通路、 NF-kappa β 信号通路、 MAPK 信号通路等 ， 表明免疫毒性效应是 PCP 暴露后的主要 毒性 效应。值得注意的是， TLR 和 NF-Kβ 信号通路在各处理组中均显著富集。进一步分析发现， PCP 显著上调了 TLR 通路中 TLR5 的 mRNA 表达，并上调了 NF-κB 和 MAPK 下游通路的关键基因 ， 激活了 相关 转录因子 ( 图 1A ) 。同时，促进了炎症因子的转录水平的上调 ( 图 1A ) 。 分子对接和动力学模拟被用于预测 PCP 与 TLR5 的相互作用及其分子机制 ( 图 1B-D ) 。 结果显示， PCP 与 TLR5 具有较强的结合力 ， 结合自由能为 -29.25 kcal/mol ，主要由范德华力主导， ILE744 是关键结合残基。
代谢组分析发现，与氨基酸代谢相关的通路在各处理组中所占比例最大。 多条与免疫密切相关的氨基酸代谢通路 ( 包括甘氨酸、脯氨酸、精氨酸、组氨酸、谷氨酰胺和亮氨酸代谢 ) 显著富集 ( 图 2A-B) 。 因此氨基酸代谢异常可能是 PCP 引发免疫损害的关键代谢特征。本研究的转录组和代谢组分析均显示谷胱甘肽代谢通路显著富集。转录组中相关抗氧化基因 ( GPX 、 GSTA 、 IDH 、 G6PD ) 表达显著下调 ( 图 2D) 。免疫系统变化与氧化应激和抗氧化防御密切相关 ， 表明 免疫毒性 可能引起海水青鳉氧化应激反应。
免疫荧光染色和炎症生化实验进一步用于验证组学分析中发现的免疫紊乱机制，并揭示 PCP 介导的炎症级联反应及其下游毒性效应。 PCP 暴露后，巨噬细胞数量增加 ( 图 3A) ，免疫指标 LZM 活性升高， ALB 水平下降 ( 图 3C, D) 。 TLR 信号通路 关键 基因表达上调，促炎细胞因子 IL-1β 和 IL-8 也显著增加 ( 图 3F-K) ，证实海水青鳉引发的免疫炎症反应。 GSH 、 CAT 、 GST 和 SOD 等抗氧化酶活性降低， MDA 水平显著升高 ( 图 3 L-O ) ，这些结果进一步表明 PCP 引发了氧化应激 。
炎症反应与氧化应激被认为是 PCP 诱导肝损伤的主要机制 ， 二者往往会引发肝脏脂质代谢紊乱。因此 ， PCP 引发的炎症反应和氧化应激可能会引发脂质代谢紊乱，造成脂质积累。持续的免疫炎症、脂质沉积等损害往往会发展为严重的肝脏损伤。转录组观察到 p53 通路显著富集，促凋亡基因均显著上调 ( 图 4 B) 。电镜分析显示细胞凋亡的典型特征，免疫荧光染色也观察到细胞凋亡比率的显著升高 ( 图 4A ) ，进一步证实 PCP 可诱导肝细胞凋亡。此外， PCP 暴露后的海水青鳉检测到明显的组织病变和肝损伤生物标志物的显著改变 ( 图 4 ) 。综上，环境相关剂量的 PCP 可诱发免疫炎症、代谢紊乱和氧化应激反应，最终导致显著的肝脏损伤。
综上，环境相关浓度的 PCP 会激活海水青鳉的 TLR 信号通路，显著增强促炎细胞因子的表达并诱发炎症反应。结合 AOP 分析框架， PCP 与 TLR5 的结合被视为分子起始事件。进而引发一系列关键事件 (KE) ，包括 TLR 信号通路的激活、炎症反应增强、氧化应激水平升高、氨基酸代谢的紊乱以及肝损伤。上述关键事件最终导致免疫系统功能受损这一不良结局 (AO) 。该研究为 PCP 诱导的鱼类免疫毒性机制提供了新的理论依据，并强调其生态风险需引起关注。
【原文链接】
Zhang, Y.; Chu, J.; Cui, S.; Kong, Q.; Cui, L.; Zhou, Y.; Yao, S.; Zhang, Y.; Zhang, H. Deciphering the TLR-Mediated Immunotoxic Adverse Outcome Pathway of Pentachlorophenol in Marine Medaka ( Oryzias Melastigma ). Environmental Chemistry and Ecotoxicology 2026, 8, 486–496.
【期刊介绍】
Environmental Chemistry and Ecotoxicology ( 缩写 ENCECO) 主要聚焦化学品在全球环境中的传输规律及其在生态系统中的毒性机制，生物体中的生物利用度和生物蓄积性，食物链中的生物放大，以及生态系统分析中的新技术和新方法、跨学科生态毒理学信息的处理方法等。期刊主要研究方向包括：环境化学、生态毒理学、环境修复、风险评估等。
根据科睿唯安发布 2023 年度期刊引证报告， Environmental Chemistry and Ecotoxicology 首个影响因子为 9.0 ，在 ENVIRONMENTAL SCIENCES 和 Toxicology 学科领域均位于 Q1 区。《 2025 年中国科学院文献情报中心期刊分区表》正式发布， Environmental Chemistry and Ecotoxicology 荣列大类：环境科学与生态学 1 区 ， Top 期刊 ；小类： ENVIRONMENTAL SCIENCES 环境科学 1 区 ； TOXICOLOGY 毒理学 1 区 。
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自科爱KeAi科学网博客。 链接地址： https://blog.sciencenet.cn/blog-3496796-1520416.html
上一篇： 延安大学郭堤团队：铀胁迫下根系质外体途径的贡献动态及其结构与功能适应性 下一篇： Fundamental Research 文章抢先看｜贺泓、马金珠等：室温下的魔术：如何让臭氧悄悄消失？