综合网络毒理学和转录组学分析揭示了DBP/MBP诱导的MASLD/MASH中的致病机制

《Food and Chemical Toxicology》：Integrated network toxicology and transcriptomics analysis reveals the pathogenic mechanisms in DBP/MBP-induced MASLD/MASH

本研究通过整合网络毒理学、分子对接、动态模拟及转录组学，揭示DBP/MBP通过调控ALBUMIN、PPARγ等关键靶点，破坏肝细胞脂质稳态，促进MASLD/MASH进展的机制，为靶向治疗提供依据。

　　

李浩然|陈志刚|孙毅|姜一成|刘琦|邵元成|顾熙涵|关浩宇|唐丽明

南京医科大学附属常州第二人民医院胃肠外科，南京医科大学第三附属医院，常州医疗中心，中国江苏省常州市213000

摘要：

代谢功能障碍相关性脂肪性肝病（MASLD）和代谢功能障碍相关性脂肪性肝炎（MASH）是全球面临的重大公共卫生问题，其发病机制具有多种因素。本研究系统地运用了网络毒理学、分子对接、分子动力学模拟和转录组学方法，探讨了环境污染物邻苯二甲酸二丁酯（DBP）及其代谢物邻苯二甲酸单丁酯（MBP）的代谢毒性机制。蛋白质-蛋白质相互作用网络分析确定了7个与MASLD相关的核心蛋白和5个与MASH相关的核心蛋白，其中白蛋白（ALBUMIN）、PPARγ、HSP90AA1和PTGS2在DBP/MBP诱导的肝脏代谢紊乱中起关键作用。分子对接实验显示DBP/MBP与靶标之间具有强烈的结合亲和力，分子动力学模拟进一步证实了这种稳定结合。DBP/MBP处理的肝细胞RNA-seq分析揭示了显著的转录组变化。KEGG通路分析和GSEA分析利用RNA-seq数据指出了可能受DBP/MBP影响的主要通路，突显了其对肝脏功能的多方面影响。此外，体外实验证实了DBP/MBP与关键靶标的相互作用，并证明了它们能够破坏肝细胞脂质稳态并促进脂质积累。本研究为DBP/MBP暴露与MASLD/MASH进展之间的机制关联提供了证据，为开发针对性治疗策略奠定了基础。

引言

邻苯二甲酸酯（PAEs）是工业中常用的增塑剂，在聚氯乙烯和聚乙烯等聚合物中广泛存在¹。据报道，全球每年PAEs的产量已超过550万吨²。由于在消费品和个人护理产品中的广泛应用，PAEs容易进入环境并最终被人体吸收³。

邻苯二甲酸二丁酯（DBP）被中国和美国列为优先控制的有害物质，是目前使用最广泛的PAEs之一。DBP在制药、塑料农药载体、化妆品等领域的广泛应用使其在生物系统中普遍存在⁴。值得注意的是，DBP可通过胃肠道、呼吸系统和皮肤进入人体，导致多种器官和组织的毒性反应⁵。作为一种内分泌干扰物，DBP与多种健康风险相关，包括内分泌系统紊乱、神经行为障碍、早产和发育毒性等^{6, 7, 8}。此外，其主要水解产物邻苯二甲酸单丁酯（MBP）具有优异的脂溶性，可在生物系统中长期存在^{9, 10}。

代谢相关性脂肪性肝病（MASLD）是目前主要的慢性肝病，其特征是肝细胞中脂质沉积异常，并有可能发展为代谢功能障碍相关性脂肪性肝炎（MASH）¹¹。MASLD的发病机制基于“多因素打击理论”，即胰岛素抵抗、遗传易感性、肠道微生物群失调和环境暴露共同作用，促进肝脏脂肪变性和炎症，最终导致疾病进展^{12, 13}。现有证据表明，环境暴露对代谢性肝病的发生和发展具有重要影响^{14, 15, 16}。

当前的研究表明，人群暴露于环境污染物（包括邻苯二甲酸酯、聚苯乙烯微塑料和多氟烷基物质）与MASLD风险增加之间存在显著关联。然而，在现实环境中，人类接触到的不是单一化学物质，而是食物、家庭灰尘和个人护理产品中存在的复杂污染物混合物。特别是邻苯二甲酸酯（如DBP）通常与其代谢物（如MBP）和其他内分泌干扰化合物共存。虽然个别污染物的毒理学效应已得到充分研究，但这些物质之间的协同或累积效应仍不明确，尤其是在引发MASLD及其进展形式MASH方面。本研究创新性地采用了系统整合的网络毒理学方法来探讨这一问题。首先构建了“环境污染物-靶标-疾病”相互作用网络，以系统识别潜在的致病通路；随后进行分子对接实验，分析DBP/MBP与核心靶标的结合构象和亲和力动态；接着通过分子动力学模拟评估复杂稳定性并表征关键相互作用残基；最后通过RNA测序、实时定量PCR（qRT-PCR）和Western blotting分析确认了转录和蛋白质水平上的变化。本研究首次系统阐明了DBP/MBP破坏MASLD/MASH进展的分子机制，为健康风险评估和预防策略制定提供了理论依据。

DBP/MBP靶标及MASLD/MASH靶标的初步网络分析

通过整合两个平台的数据，识别出与DBP/MBP相关的靶标：PharmMapper（http://lilab-ecust.cn/pharmmapper/index.html，标准化拟合得分> > 0.6）和SwissTargetPrediction（http://www.swisstargetprediction.ch/，预测概率> > 0）（表1）。

对于MASLD和MASH相关靶标，我们结合了两个权威的生物医学资源进行了全面的数据挖掘：1）GeneCards（https://www.genecards.org/，相关性得分≥5；访问

DBP/MBP靶标的鉴定及通路富集分析

本研究首先通过PharmMapper和Swiss Target Prediction数据库获得了186个DBP暴露靶标和187个MBP暴露靶标（图1A, 1B）。然后通过GeneCards和OMIM数据库的全面分析，确定了3147个MASLD相关靶标和920个MASH相关靶标（图1C, 1D）。Venn图显示DBP与MASLD和MASH各有71个和44个交集基因（图2A, 2E）。

讨论

本研究采用综合网络毒理学方法，系统阐述了邻苯二甲酸酯增塑剂（特别是DBP及其主要单酯代谢物MBP）的代谢毒性机制。通过分子对接、动力学模拟、qRT-PCR分析和Western blotting分析，揭示了DBP/MBP在破坏肝脏代谢稳态过程中的多靶标和多通路交互特性。

结论

总之，本研究通过多维度分析（包括靶标鉴定、功能注释和分子相互作用表征），深入分析了DBP和MBP暴露导致MASLD进展的机制。研究发现，白蛋白（ALB）、PPARγ、HSP90AA1和PTGS2是DBP和MBP的四个关键调控节点，分子对接和动力学模拟证实了DBP和MBP与这些靶标的稳定结合。转录组测序进一步证实了这一结论。

CRediT作者贡献声明

邵元成：撰写、审稿与编辑、监督。刘琦：监督、项目管理。姜一成：撰写初稿、实验研究。孙毅：撰写初稿、数据管理。陈志刚：撰写初稿、方法学设计。李浩然：撰写初稿、数据分析。唐丽明：监督、项目管理、资金申请、数据管理。关浩宇：数据管理。顾熙涵：资源获取、概念构思

伦理批准与参与同意

本研究不适用伦理批准与参与同意的相关要求。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的利益冲突。

数据可用性

数据可应要求提供。

资助

本研究得到了江苏省自然科学基金（BK20241775）、常州市科技计划（LC20242022）、南京医科大学常州医疗中心临床研究项目（CMCC202320）、常州市医学技术突破重点项目（LCQYTPJS202401）、江苏省研究生研究与实践创新计划项目（SJCX25_0830, KYCX25_2132）以及盐城市药学会医院药学研究项目（Y202503）的支持。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益冲突或个人关系。