《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Exposure to 77PD quinone inhibits longevity and healthspan via affecting mitochondrial signals in
Caenorhabditis elegans
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本研究针对环境中广泛存在的77PD醌（77PDQ）暴露风险，探讨了其对模式生物秀丽隐杆线虫长寿与健康寿命的抑制作用及分子机制。研究人员通过毒理学实验发现，0.1–10?μg/L 77PDQ可在线粒体内累积并诱发功能障碍，显著降低寿命和运动能力。进一步机制研究表明，77PDQ通过抑制线粒体复合体I/II活性及其组分基因gas-1/mev-1表达，并破坏线粒体未折叠蛋白反应（mt UPR）标志基因hsp-6/60的动态平衡，进而加剧毒性效应。值得注意的是，天然产物枯茗醛（cuminaldehyde）可有效缓解77PDQ诱发的线粒体损伤和寿命缩短，且该保护作用依赖于上述线粒体信号通路。该成果发表于《Ecotoxicology and Environmental Safety》，为评估PPDQs类污染物的健康风险及开发干预策略提供了重要理论依据。
随着全球橡胶制品产量的持续增长，对苯二胺类衍生物（PPDs）作为橡胶抗老化添加剂被大量使用，其在环境中氧化转化生成的醌类衍生物（PPDQs）已成为新兴污染物。其中，77PD醌（77PDQ）在水体、沉积物和细颗粒物中频繁检出，并可通过生物富集进入人体，已在尿液和血液样本中检测到其存在。前期研究表明，77PDQ对哺乳动物血脑屏障具有破坏作用，且在秀丽隐杆线虫中表现出比同类物质更强的肠道毒性，然而其对机体衰老过程的影响及其分子机制尚不明确。
为系统评估77PDQ的慢性毒性效应，研究人员以秀丽隐杆线虫为模型，探究了环境相关浓度（0.1–10?μg/L）77PDQ暴露对机体长寿和健康寿命的影响。结果发现，77PDQ可在线粒体内特异性累积，引发ATP含量下降和氧消耗速率升高，导致线粒体功能严重受损。进一步机制解析表明，77PDQ通过抑制线粒体电子传递链复合体I和II的活性，并下调其关键组分基因（如复合体I的gas-1和复合体II的mev-1）的表达，从而干扰能量代谢。尤为重要的是，线粒体未折叠蛋白反应（mt UPR）作为细胞应对线粒体损伤的关键防御机制，其标志基因hsp-6和hsp-60的表达在低浓度77PDQ（0.1–1?μg/L）下被激活，但在高浓度（10?μg/L）下则受到显著抑制，提示高剂量暴露可能压倒细胞的应激补偿能力。
研究还发现，利用RNA干扰技术敲低gas-1、mev-1、hsp-6或hsp-60基因后，线虫对77PDQ毒性的敏感性显著增强，寿命缩短和运动能力下降更为严重，证实这些分子在调控77PDQ毒性中发挥核心作用。在干预策略方面，天然活性分子枯茗醛（cuminaldehyde）能有效逆转77PDQ引起的寿命缩短、运动能力下降及mt UPR抑制，且该保护作用依赖于上述线粒体信号通路的完整性。这一发现不仅深化了对PPDQs类污染物毒性机制的理解，也为开发针对线粒体功能障碍的干预措施提供了新思路。
在方法学上，本研究整合了多种关键技术：通过高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）定量分析77PDQ在线粒体内的累积量；采用氧敏感荧光探针R01和ATP含量检测试剂盒评估线粒体功能；利用RNA干扰技术构建基因敲低株以验证特定基因的功能；通过qRT-PCR分析靶基因表达变化；并结合寿命实验和运动行为分析（头部摆动和身体弯曲频率）综合评价健康寿命指标。
3.1. 77PDQ缩短寿命并抑制健康寿命
研究发现，0.1–10?μg/L 77PDQ暴露显著降低线虫寿命，并以剂量依赖方式抑制成年第8天的运动能力，表明其健康寿命受到损害。
3.2. 77PDQ诱导线粒体功能障碍
77PDQ在线粒体内明显累积，导致ATP含量下降和氧消耗速率升高，证实线粒体功能受损是其毒性效应的重要基础。
3.3. 77PDQ抑制复合体I/II活性及其组分基因表达
77PDQ暴露抑制了复合体I和II的酶活性，并下调gas-1、nuo-1和mev-1等关键组分基因的表达，而nuo-6表达未受影响。
3.4. gas-1和mev-1基因敲低加剧77PDQ毒性
RNAi实验表明，敲低gas-1或mev-1基因后，77PDQ暴露线虫的寿命和运动能力进一步恶化，而nuo-1敲低无显著影响，提示gas-1和mev-1在毒性通路中具特异性作用。
3.5. 77PDQ引起mt UPR动态响应
低浓度77PDQ激活hsp-6/60表达和HSP-6::GFP报告基因，而高浓度（10?μg/L）则抑制其表达，表明mt UPR响应呈浓度依赖性转换。
3.6. hsp-6和hsp-60基因敲低增强毒性敏感性
敲低hsp-6或hsp-60后，77PDQ对寿命和健康寿命的毒性效应显著加剧，证明mt UPR的完整性是抵抗77PDQ毒性的关键。
3.7. 枯茗醛处理缓解77PDQ毒性
药理干预实验显示，25–75?mg/L枯茗醛处理可有效逆转77PDQ引起的寿命缩短、运动能力下降、线粒体功能障碍及mt UPR抑制。
3.8. 枯茗醛的保护作用依赖线粒体信号通路
枯茗醛的益生效应在gas-1、mev-1、hsp-6或hsp-60基因敲低背景下被取消，说明其作用机制依赖于这些线粒体信号分子的正常功能。
本研究系统阐明了77PDQ通过破坏线粒体复合体功能及mt UPR稳态，进而抑制机体长寿与健康寿命的分子机制。其中，gas-1、mev-1、hsp-6和hsp-60等基因在毒性通路中发挥核心作用，而枯茗醛的干预效果进一步验证了线粒体信号通路的关键地位。该研究不仅揭示了77PDQ作为环境污染物的慢性健康风险，也为线粒体靶向的毒理学研究和干预策略开发提供了重要实验依据。值得注意的是，鉴于秀丽隐杆线虫与哺乳动物在生理结构上的差异，77PDQ在脊椎动物中的长期暴露效应及跨代毒性仍有待进一步探索。
