《Chemico-Biological Interactions》：Tris(1,3-dichloro-2-propyl) phosphate exacerbates Parkinsonian-like deficits in mice by targeting EPAS1 in the neurovascular unit: An integrated computational and experimental study
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TDCPP通过靶向神经血管单元中的EPAS1蛋白促进帕金森病样运动障碍和神经退行性变，实验与计算模型结合验证了其分子机制。
魏王|左旭蕾|谭世一|高星星|马莉|张娟
中国江苏省南京市东南大学公共卫生学院，教育部环境医学工程重点实验室，邮编210009
摘要
三(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯（TDCPP）是一种普遍存在的环境污染物，已被证实与帕金森病（PD）的风险增加有关，但其潜在的分子机制仍不甚明了。为了系统地阐明这些机制，我们采用了一种综合的计算和实验方法。通过网络毒理学和分子对接技术，初步确定内皮PAS结构域蛋白1（EPAS1）是TDCPP的高优先级靶点，其预测的结合亲和力最强（-8.3 kcal/mol）。这一预测通过体内实验得到了严格验证。C57BL/6J小鼠长期暴露于TDCPP（每天0、0.03、0.3、3、30和300 mg/kg，持续30天）后，表现出剂量依赖性的运动缺陷，包括运动活动减少、极点测试协调能力受损以及类似焦虑的行为。病理分析显示，黑质中的酪氨酸羟化酶阳性（TH+）多巴胺能神经元显著减少（高剂量组几乎减少了50%），并且TH蛋白水平也显著下降。重要的是，TDCPP暴露一致地上调了中脑中的EPAS1蛋白表达。最后，100纳秒分子动力学模拟证实了TDCPP-EPAS1复合物的稳定性，揭示了一个刚性的结合口袋，并确定Cys339为关键相互作用残基（接触分数为96%）。我们的研究表明，TDCPP通过直接靶向并上调神经血管单元中的EPAS1，促进了类似PD的运动功能障碍和多巴胺能神经退化。这些发现为这种常见环境污染物与PD发病机制之间的联系提供了新的多层次证据。
引言
有机磷酸酯（OPEs）是含有烷基链或芳基团的磷酸有机酯。根据侧链取代基的不同，OPEs被分为几类，包括氯化OPEs（Cl-OPEs）、烷基OPEs、溴化OPEs（Br-OPEs）和芳基OPEs（Yang等人，2019；Fu等人，2020）。由于OPEs在降低可燃性或增强聚合物塑性方面的有效性，它们被广泛用作阻燃剂（FRs），预计在未来五年内塑料添加剂市场将占据主导地位（Li等人，2020；Meng等人，2020）。据报道，2006年西欧仅作为阻燃剂使用的OPEs消耗量约为91,000吨，比2005年增加了7%（Huang等人，2024）。另一项研究表明，2020年中国OPEs的产量达到363,003吨，占有机磷酸酯阻燃剂（OPFRs）总量的61%（Huang等人，2022）。因此，近年来OPEs引发了日益严重的环境问题（Huang等人，2022）。然而，大多数OPEs是作为添加剂添加到产品中的，而不是与产品化学结合。因此，它们容易通过磨损、溶解和挥发释放到环境中（Wang等人，2015a；Wang等人，2015b；Shi等人，2020），随后进入人体暴露途径，如皮肤接触、粉尘摄入、吸入和饮食摄入（Xing等人，2018；Hu等人，2020）。
三(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯（TDCPP）是目前最常用的阻燃剂之一（Feng等人，2016）。作为一种添加剂阻燃剂，TDCPP可以通过多种途径释放到环境中（Wang等人，2019）。它在环境介质、生物基质和人体中普遍存在，因此被认为是一种新兴的环境污染物（Qian等人，2022a）。TDCPP在水中不易降解，倾向于在环境中持续积累，并经常在室内灰尘、空气、水和土壤中被检测到（Qian等人，2022a）。在众多人类样本中广泛检测到TDCPP后，TDCPP及其主要二酯代谢物双(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯（BDCPP）也在人类精液血浆、母乳、血浆、胎盘和尿液中被检测到，这引发了人们对这种化学物质潜在健康影响的担忧。近年来，研究表明TDCPP对生物体具有多种毒性作用，包括神经毒性、生殖和发育毒性、肝毒性和致癌性（Meeker和Stapleton，2010；Liu等人，2012；Liu等人，2016；Saqib等人，2022；Zhou等人，2022）。
最近，TDCPP引起的神经毒性引起了广泛关注。实验研究表明，在环境相关浓度下，TDCPP可以诱导神经行为异常、神经元损伤和神经递质失调。例如，TDCPP暴露显著抑制了秀丽隐杆线虫（C. elegans）的头部摆动频率、身体弯曲频率和趋化行为，这是通过氧化应激引起的多巴胺能神经元损伤实现的（Tang等人，2022；Wang等人，2023）。在斑马鱼幼体中，暴露于TDCPP会减少运动行为，而早期暴露会导致成年后的类似焦虑的行为（Li等人，2021；Qian等人，2022b）。在哺乳动物模型中，TDCPP暴露导致小鼠海马神经元损伤和学习记忆能力下降，而Long-Evans大鼠表现出行为异常，包括在Morris水迷宫中漂浮时间延长和前肢抓握力改变（Moser等人，2015；Li等人，2017）。基于人群的流行病学证据表明，TDCPP暴露与老年人认知能力下降显著相关（Liu等人，2021）。此外，产前暴露与中国武汉和CHAMACOS队列的研究显示，TDCPP与儿童神经发育迟缓和剂量依赖性的智商下降有关（Doherty等人，2019；Costello等人，2024）。值得注意的是，研究表明TDCPP通过铁死亡相关的氧化应激和神经炎症机制加剧了帕金森病（PD）相关的神经毒性（Xie等人，2025）。然而，关于TDCPP暴露如何促进PD发病机制的系统和机制性理解仍然很大程度上尚未明确。
传统的毒理学研究虽然有价值，但在全面解析复杂的化学-生物相互作用方面往往存在局限性。新兴的网络毒理学范式整合了生物信息学、系统生物学和计算模拟，为预测化学毒性和制定可验证的机制假设提供了强大的框架（Del Giudice等人，2024）。这种方法在阐明环境神经毒素的机制方面越来越受到认可（Singh等人，2024；Sachchida，2021）。然而，这种计算机模拟方法的预测能力最终需要通过靶向实验模型进行验证。因此，一种将计算预测与实验验证无缝结合的策略对于建立环境暴露与慢性疾病（如PD）之间的可信机制联系至关重要。
因此，本研究采用了结合网络毒理学、分子对接、体内实验验证和分子动力学模拟的综合策略。这种多方面的方法旨在系统地解析TDCPP通过直接靶向和上调神经血管单元中的EPAS1来促进帕金森病（PD）的分子相互作用和病理途径，并确定其核心蛋白质靶点。我们的发现旨在为环境污染物风险评估提供机制见解，并为未来的预防策略建立科学基础。
实验部分
动物处理
从中国江苏的GemPharmtech有限公司购买了4-6周大的雄性C57BL/6J小鼠。小鼠饲养在东南大学实验动物中心，光照/黑暗周期为12小时，环境温度恒定为22-25°C，食物和水可以自由获取。小鼠被随机分为6组（每组10只），并在实验前允许7天适应：对照组小鼠喂食不含TDCPP的玉米油，TDCPP暴露组小鼠
TDCPP损害了小鼠的神经行为
为了实验验证我们计算模型预测的TDCPP的神经毒性潜力，我们将C57BL/6J小鼠暴露于TDCPP，剂量分别为0、0.03、0.3、3、30和300 mg/kg/天，持续30天。随后进行了全面的行为测试，以评估运动功能和探索行为。
开放场测试显示，TDCPP显著影响了运动活动和探索动机。
讨论
通过结合计算预测和实验验证的综合策略，我们系统地阐明了一种新的机制，通过这种机制环境污染物TDCPP可能促进帕金森病（PD）的发病机制。本研究从计算机模拟的靶点识别发展到体内功能和病理评估，最终通过原子级模拟，建立了一个坚实的多层次证据链。我们的核心发现是
结论
总之，我们的综合分析表明，TDCPP可能通过调节关键疾病相关蛋白——即MMP9、EGFR、EPAS1和MMP14——来促进PD的发病机制，导致包括Relaxin、cAMP、AGE-RAGE和TNF在内的关键信号通路失调。具体来说，我们确定EPAS1是TDCPP的高优先级分子靶点，这通过其在PD样本中的显著差异表达以及通过分子对接确认的最强结合亲和力得到证实。
未引用参考文献
Franzen等人，2019；Iqbal等人，2017；Jin等人，2020；Rai，2021；Shen等人，2020；
CRediT作者贡献声明
魏王：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，软件使用，数据管理。张娟：撰写——审稿与编辑。高星星：研究。马莉：数据可视化。左旭蕾：形式分析。谭世一：资源提供
利益冲突声明
作者/作者声明与本研究、作者身份和/或文章的发表没有潜在的利益冲突。
资助声明
作者声明在准备本手稿期间未收到任何资金、资助或其他支持。
缩写：
- ADMETlab：
吸收、分布、代谢、排泄和毒性实验室- AGEs：
晚期糖基化终产物- AChE：
乙酰胆碱酯酶- AMPAR：
α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异噁唑丙酸酯受体- BBB：
血脑屏障- BDCPP：
双(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯- BP：
生物过程- cAMP：
环腺苷单磷酸- CC：
细胞成分- Cl-OPEs：
氯化有机磷酸酯- CNS：
中枢神经系统- CTD：
比较毒理基因组学数据库- DA：
多巴胺- EC：
内皮细胞- EGFR：
表皮
