2023-05-30
《Journal of Hazardous Materials》 影響因子：14.224 文章題目：Characterizing the obesogenic and fatty liver-inducing effects of Acetyl tributyl citrate (ATBC) plasticizer using both in vivo and in vitro models 技術手段：RNA-Seq 派森諾生物與南京理工大學攜手合作，在《Journal of Hazardous Materials》上發表了利用體內、體外模型表征乙酰檸檬酸三丁酯(ATBC)增塑劑的致肥胖和脂肪肝誘導效應的研究成果。 研究背景 近幾十年來，肥胖和非酒精性脂肪肝病(NAFLD)的發病率均在迅速上升。大量證據表明，肥胖和NAFLD的大幅增加不僅與生物因素有關，也與環境因素，包括接觸化學物質、空氣污染、塑料的使用等相關?；瘜W品暴露在肥胖的大流行中起著重要作用。然而，目前對環境致肥源的認識還較淺，迫切需要深入研究現有致肥源的數量和類型、致肥源誘發肥胖和NAFLD的潛在機制，以及如何避免這些有害影響。 乙酰檸檬酸三丁酯(ATBC)是替代傳統鄰苯二甲酸二乙己酯(DEHP)的主要檸檬酸增塑劑。ATBC被廣泛用于制造食品包裝產品、兒童玩具、以及聚氯乙烯醫療器械等。目前，ATBC被認為是一種安全的增塑劑。但隨著ATBC應用的增加，其高遷移率引起了人們對其潛在暴露風險的擔憂。ATBC不與塑料中的聚合物發生化學結合，因此很容易從食品包裝、醫療器械和其他塑料制品中泄漏，并擴散到血液、體液、空氣、室內灰塵、環境土壤和水中。因此對ATBC的健康安全和風險進行全面系統的評估具有重要意義。 技術路線 研究結果 1. ATBC暴露對雄性C57BL/6J小鼠致肥及脂肪肝的誘導作用 分別飼喂小鼠對照飼料和不同劑量的添加ATBC的飼料，持續6周。結果顯示，ATBC暴露對體重增加沒有明顯影響(圖1A, B)，但與對照組相比，中位劑量組(1 μg/kg/day ATBC)體脂率顯著升高(圖1C)。在暴露結束時，采集肝臟和皮下腹部脂肪組織并稱重，肝臟重量與體重之比不受ATBC暴露的影響（圖1D），而腹部皮下脂肪組織重量與體重之比在中位劑量組明顯更高(圖1E)。組織學分析表明，ATBC暴露小鼠的脂肪細胞大小增加(圖1F, G)。綜上，中位劑量的ATBC暴露誘導小鼠脂肪生成和肥胖。肝組織H&E分析顯示，ATBC暴露未引起明顯的肝損傷(圖1H)。然而，即使是最低劑量的ATBC暴露也能顯著增加肝臟脂質含量(圖1I)。此外，所有ATBC處理組的肝臟TG水平均顯著增加(圖1J)。上述結果表明，6周的ATBC暴露可導致C57BL/ 6J小鼠致肥，并具有顯著的脂肪肝誘導作用。 圖1. ATBC暴露的致肥胖及脂肪肝誘導作用 另一組獨立的小鼠暴露于不同劑量的ATBC，持續14周。與對照組相比，三個劑量組的體重增加的百分比顯著增加(圖2A, B)。低劑量和中劑量ATBC組體脂率顯著增加(圖2C)。所有劑量組的皮下脂肪組織重量與體重的比例均顯著高于對照小鼠(圖2E)。以及脂肪細胞大小均顯著增加(圖2F, G)。并且ATBC暴露明顯誘導肝臟脂質積累，導致三個劑量組均出現脂肪肝特征(圖2 I, J)。 圖2. 長期暴露于ATBC誘導小鼠肥胖和肝臟脂肪變性 2. 小鼠肝組織轉錄組測序分析 與對照組相比，中劑量組有134個基因上調，182個基因下調(圖3A)。KEGG分析表明，這些差異表達的基因主要富集在脂質代謝相關通路，包括類固醇生物合成通路、PPAR信號通路、胰島素信號通路、脂肪酸延伸降解途徑、不飽和脂肪酸生物合成途徑、膽固醇代謝途徑等(圖3B)。ATBC暴露顯著改變了許多調節脂質代謝過程的基因的表達，包括Scd1、Fasn、Elovl7等(圖3C)。 圖3. 對照和中劑量(1 μg/kg/day)ATBC處理小鼠肝組織轉錄組測序 RT-qPCR 結果表明，中劑量組Scd-1表達顯著增加(圖4A)，這與RNA-seq數據一致(圖3C)。此外，高劑量ATBC暴露誘導PPAR通路調控的靶基因Acc1 、Cd36 和Fabp4的表達顯著增加(圖4B-D)。相比之下，三個劑量組Srebp-1c的表達降低(圖4E)，WB結果顯示，ATBC暴露增加了ACC1、SCD1和CD36的表達（圖4F, G）。ATBC暴露降低了SREBP-1c前體(pSREBP-1c)的表達水平，但成熟裂解形式的SREBP-1c 的表達增加(圖4F, G)。這些結果表明，在ATBC處理的小鼠中，盡管SREBP-1c前體mRNA和蛋白水平均下降，但更多的SREBP-1c被激活到成熟形態，從而進一步誘導脂肪生成調控基因的表達。 圖4. ATBC對小鼠肝組織脂質代謝調控基因表達的影響 3. ATBC促進AML12小鼠肝細胞和THP-1人巨噬細胞的脂質積累 用不同劑量的ATBC處理小鼠肝細胞36小時。結果顯示，ATBC處理對細胞活力沒有明顯影響（圖5A）。ATBC處理以劑量依賴的方式顯著增加了細胞內脂質積累（圖5B, C）。即使是低劑量的ATBC也能夠擾亂脂質代謝穩態。此外，ATBC處理增加了肝細胞中參與脂肪生成和脂質攝取相關基因的表達，其中100 μM ATBC表現出最強的效果(圖5D)。 圖5. ATBC處理促進了AML12肝細胞的脂質積累，并誘導了脂肪生成和脂質攝取相關基因的表達 用ATBC(3、10、30、100 μM)處理成熟的人THP-1細胞36 h。結果顯示，ATBC處理對THP-1巨噬細胞不產生細胞毒性（圖6A）。然而，ATBC暴露刺激了THP-1巨噬細胞中的脂質積累(圖6B)。此外，ATBC還顯著增加了THP-1巨噬細胞中脂肪生成基因和參與細胞脂質吸收的基因的表達(圖6C)，這與小鼠肝細胞的結果一致。 圖6. ATBC誘導THP-1巨噬細胞細胞內脂質積累。 結 論 本研究首次通過體內和體外暴露模型揭示了ATBC的致肥和脂肪肝誘導作用。ATBC暴露增加了小鼠的體重增加，增加了體脂含量和脂肪細胞的大小，誘導了肝臟脂肪變性。與體內效應一致，ATBC處理增加了體外肝細胞中的細胞內脂質積聚。ATBC暴露影響了參與新生脂肪生成和脂質攝取的基因的表達。綜上所述，ATBC可能是一種潛在的環境致肥源，具有代謝紊亂和脂肪肝誘導風險，在一定程度上導致了全球肥胖和脂肪肝的流行，應重新評估其在諸多消費品中的應用。 本研究的轉錄組測序和部分數據分析工作由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。 原文索引： Zhang W, Jie J, Xu Q, Wei R, Liao X, Zhang D, Zhang Y, Zhang J, Su G, Chen Y, Weng D. Characterizing the obesogenic and fatty liver-inducing effects of Acetyl tributyl citrate (ATBC) plasticizer using both in vivo and in vitro models. J Hazard Mater. 2023 Mar 5;445:130548. doi: 10.1016/j.jhazmat.2022.130548.
