PFHxS 被预测能够与 KEAP1 结合，并与肝细胞癌中的 NRF2–NQO1 信号通路激活相关

《Food and Chemical Toxicology》：PFHxS is predicted to bind KEAP1 and is associated with NRF2–NQO1 activation in hepatocellular carcinoma

本研究通过整合多组学数据、分子对接与动态模拟，探讨PFHxS可能通过激活KEAP1-NRF2通路影响肝细胞癌中NQO1表达及MIF分泌。体外实验显示PFHxS上调NQO1并增强MIF释放，抑制NRF2可部分逆转此效应，支持PFHxS通过KEAP1-NRF2轴干扰肝癌发展的假说。

　　

何成豪|姜佳鑫|侯曙光|徐润春|黄秦婉

中国成都中医药大学中药资源创新与高效利用四川省重点实验室药学院

摘要

全氟己烷磺酸（PFHxS）是一种常见的短链全氟和多氟烷基物质，已被认为与肝细胞癌（HCC）有关，但其作用机制尚不清楚。我们整合了癌症基因组图谱（TCGA）肝癌队列的转录组分析、HCC单细胞数据集以及分子对接和分子动力学模拟和体外实验，来探讨涉及KEAP1–NRF2信号通路的PFHxS相关假设。在多个临床数据集中，NRF2相关基因NQO1的水平较高与不良临床病理特征相关；NQO1高表达的肿瘤细胞显示出增强的NRF2活性，并且计算结果显示其向巨噬细胞分泌的MIF信号增强。由于缺乏暴露信息，这些观察结果表明存在关联，但并未证实PFHxS直接驱动肿瘤状态。对接/动力学分析表明PFHxS可以结合KEAP1的Kelch结构域，该结构域靠近NRF2结合位点。在HepG2细胞中，PFHxS略微增加了细胞存活率和DNA合成，增强了NRF2的核定位和NQO1蛋白的表达，并促进了MIF的分泌；药理学抑制NRF2部分减弱了NRF2/NQO1的相关指标并减少了MIF的分泌。总体而言，数据支持PFHxS可能通过KEAP1–NRF2相关通路影响肿瘤的假设，这一通路涉及NRF2/NQO1的表达变化和MIF的分泌增加，这为进一步开展暴露特征分析和遗传学研究以确定因果关系提供了依据。

引言

全氟烷基物质（PFASs）是一类在工业生产和消费品中广泛使用的环境持久性污染物。它们稳定的化学结构和抗生物降解性引起了全球关注（Jane L Espartero等人，2022年）。其中，全氟己烷磺酸（PFHxS）作为一种重要的短链PFAS，常用于防水和防火泡沫等材料中。由于其在环境介质和生物体内的高积累潜力，PFHxS经常在人体血液和各种生态系统中被检测到（Chiu等人，2022年；Kim等人，2024年；Samarasinghe等人，2023年；Shin等人，2025年），导致人类广泛暴露并引发健康问题。

研究表明，PFHxS暴露与多种疾病相关，包括阿尔茨海默病、糖尿病、心血管疾病和肺部疾病以及肝脏疾病（Li等人，2025年；Lu等人，2024年；Wang等人，2024年；Wen等人，2023年）。肝细胞癌（HCC）是一种全球发病率和死亡率持续较高的恶性肿瘤。环境污染作为肝癌的主要风险因素，越来越受到重视（Szilveszter等人，2024年）。先前的研究已报告PFHxS与肝脏疾病风险之间的关联（Goodrich等人，2022年；Ulhaq和Tse，2024年），提示PFHxS可能影响细胞周期调控（Sim等人，2023年）。然而，PFHxS诱导肝细胞癌的分子机制仍不清楚，特别是是否涉及KEAP1-NRF2通路的非经典激活，因此需要在通路和细胞水平上进行深入研究。

核因子红细胞2相关因子2（NRF2）是一种关键的转录因子，调控细胞的抗氧化和解毒反应。在HCC中，NRF2常常异常激活，增强肿瘤细胞的抗氧化防御、增殖和铁死亡抵抗能力（Wang等人，2025年；Yang等人，2024年；Zhao等人，2022年）。NRF2靶向含有抗氧化反应元件（ARE）的基因，包括NAD(P)H醌脱氢酶1（NQO1）——这是一种参与维持氧化还原平衡的下游效应因子。NQO1表达升高与肝癌的不良预后密切相关（Lin等人，2017年），并增强HCC细胞的增殖和侵袭能力（Chen等人，2024年）。除了氧化还原平衡，我们假设NRF2相关的NQO1高表达状态可能与HCC微环境中的MIF相关免疫调节信号通路有关。值得注意的是，NQO1是否在MIF上游起因果作用仍有待验证，需要通过遗传或药理学手段干扰NQO1来证实。环境污染物，尤其是PFASs，已被证明会破坏KEAP1-NRF2信号通路，通常是通过间接诱导氧化应激来激活NRF2，进而改变抗氧化酶（如NQO1）的表达，从而影响肿瘤细胞行为（Alharthy和Hardej，2021年；Ojo等人，2022年；Widhalm等人，2025年）。然而，PFHxS是否与KEAP1–NRF2通路的激活以及下游NQO1表达和MIF相关信号通路有关仍不清楚，需要系统研究其分子机制。

随着高通量测序和计算生物学的进步，将多组学数据与分子模拟相结合已成为揭示环境污染物致病机制的关键策略（Gao等人，2025年；Qu等人，2025年）。本研究探讨了PFHxS可能结合KEAP1并因此与NRF2激活及下游NQO1/MIF相关信号通路有关的假设。重要的是，我们的综合分析旨在生成假设，体外实验提供了初步的、符合通路逻辑的结果，而不是决定性的因果证明，通过结合多组学分析和分子对接模拟，有助于填补当前机制理解中的空白。我们的发现可能有助于制定风险评估框架，并为基于机制的治疗假设提供依据。进一步的临床和功能研究对于全面阐明PFHxS的长期健康风险和潜在干预策略至关重要。

部分内容摘要

全氟烷基物质（PFASs）是一类在工业生产和消费品中广泛使用的环境持久性污染物。它们稳定的化学结构和抗生物降解性引起了全球关注（Jane L Espartero等人，2022年）。其中，全氟己烷磺酸（PFHxS）作为一种重要的短链PFAS，常用于防水和防火材料中。由于其在高环境介质和生物体内的高积累潜力，PFHxS经常在人体血液和各种生态系统中被检测到（Chiu等人，2022年；Kim等人，2024年；Samarasinghe等人，2023年；Shin等人，2025年），导致人类广泛暴露和健康问题。

研究表明，PFHxS暴露与多种疾病相关，包括阿尔茨海默病、糖尿病、心血管疾病和肺部疾病以及肝脏疾病（Li等人，2025年；Lu等人，2024年；Wang等人，2024年；Wen等人，2023年）。HCC是一种全球发病率和死亡率持续较高的恶性肿瘤。环境污染作为肝癌的主要风险因素，越来越受到重视（Szilveszter等人，2024年）。先前的研究已报告PFHxS与肝脏疾病风险之间的关联（Goodrich等人，2022年；Ulhaq和Tse，2024年），提示PFHxS可能影响细胞周期调控（Sim等人，2023年）。然而，PFHxS诱导肝细胞癌的分子机制仍不清楚，特别是是否涉及KEAP1-NRF2通路的非经典激活，因此需要在通路和细胞水平上进行深入研究。

NRF2是一种关键的转录因子，调控细胞的抗氧化和解毒反应。在HCC中，NRF2常常异常激活，增强肿瘤细胞的抗氧化防御、增殖和铁死亡抵抗能力（Wang等人，2025年；Yang等人，2024年；Zhao等人，2022年）。NRF2靶向含有抗氧化反应元件（ARE）的基因，包括NAD(P)H醌脱氢酶1（NQO1）——这是一种参与维持氧化还原平衡的下游效应因子。NQO1表达升高与肝癌的不良预后密切相关（Lin等人，2017年），并增强HCC细胞的增殖和侵袭能力（Chen等人，2024年）。除了氧化还原平衡，我们假设NRF2相关的NQO1高表达状态可能与HCC微环境中的MIF相关免疫调节信号通路有关。值得注意的是，NQO1是否在MIF上游起因果作用仍有待验证，需要通过遗传或药理学手段干扰NQO1来证实。环境污染物，尤其是PFASs，已被证明会破坏KEAP1-NRF2信号通路，通常是通过间接诱导氧化应激来激活NRF2，进而改变抗氧化酶（如NQO1）的表达，从而影响肿瘤细胞行为（Alharthy和Hardej，2021年；Ojo等人，2022年；Widhalm等人，2025年）。然而，PFHxS是否与KEAP1–NRF2通路的激活以及下游NQO1表达和MIF相关信号通路有关仍不清楚，需要系统研究其分子机制。

随着高通量测序和计算生物学的进步，将多组学数据与分子模拟相结合已成为揭示环境污染物致病机制的关键策略（Gao等人，2025年；Qu等人，2025年）。本研究探讨了PFHxS可能结合KEAP1并因此与NRF2激活及下游NQO1/MIF相关信号通路有关的假设。重要的是，我们的综合分析旨在生成假设，体外实验提供了初步的、符合通路逻辑的结果，而不是决定性的因果证明，从而有助于填补当前机制理解中的空白。我们的发现可能有助于制定风险评估框架，并为基于机制的治疗假设提供依据。进一步的临床和功能研究对于全面阐明PFHxS的长期健康风险和潜在干预策略至关重要。

部分内容摘要

PFHxS潜在靶点的筛选

从比较毒理学数据库（CTD；http://ctdbase.org/）中检索了与PFHxS相关的潜在靶点。从GeneCards数据库中获取了与肝癌相关的基因。通过这两个基因集的交集构建了用于进一步分析的靶点库。

肝癌相关基因的筛选

从TCGA-LIHC下载了374个HCC组织和50个相邻正常组织的RNA-seq原始计数数据及其相应的临床信息。TPM值是根据原始计数计算得出的

PFHxS相关肝癌靶点的鉴定

我们从CTD数据库中检索到2726个潜在的PFHxS生物靶点，从GeneCards数据库中检索到11,087个与肝癌相关的靶点。这两个集合的交集得到了1514个潜在的PFHxS致癌靶点（PPCTs）（图1A）。

HCC中差异表达基因和关键共表达模块的筛选

对包含374个HCC组织和50个相邻正常组织的TCGA肝癌RNA-seq数据进行分析，鉴定出1653个差异表达基因（DEGs），其中1532个上调基因和121个下调基因，结果在火山图中被可视化（图1B）。

讨论

本研究结合了多组学、分子模拟和体外实验，支持了一种假设：PFHxS可能结合KEAP1的Kelch结构域，并与HepG2细胞中NRF2相关的通路指标和MIF分泌增加有关。这些结果是否由PFHxS直接干扰KEAP1–NRF2结合引起，需要通过生化竞争实验来验证。这些发现为PFAS暴露相关的潜在癌症风险提供了见解。

结论

总之，本研究结合了多组学、单细胞转录组学、分子建模和体外实验，探讨了PFHxS与肝细胞癌中KEAP1–NRF2信号通路相关的假设。对接/分子动力学模拟表明PFHxS可能在KEAP1的Kelch结构域内结合，靠近NRF2结合区域，但尚未证实其生化结合或对KEAP1–NRF2相互作用的干扰。在HepG2细胞中，PFHxS暴露与NRF2的激活一致

CRediT作者贡献声明

何成豪：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，软件开发，方法学设计。姜佳鑫：撰写——审稿与编辑，数据可视化。侯曙光：项目管理，实验设计。徐润春：资源获取，项目管理，资金筹集。黄秦婉：监督，项目管理，实验设计，资金筹集。

利益冲突声明

作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本工作得到了四川省中医药科技产业创新团队专项项目（编号：2022C006）的支持。