《Food and Chemical Toxicology》：Pyriproxyfen and diflubenzuron pesticides impair human adipose stem cell function: evidence of redox imbalance, KDM6B upregulation, and dysregulated adipogenesis
编辑推荐：
随着内分泌干扰物对代谢健康的威胁日益显现，本研究聚焦两种广泛使用的杀虫剂——吡丙醚(PPF)和除虫脲(DFB)对人体脂肪来源干细胞(hASCs)的影响。研究人员通过一系列细胞分子实验，揭示了非细胞毒性浓度暴露可破坏hASCs的氧化还原平衡，上调表观遗传调控因子KDM6B，并诱发失调的脂肪生成程序，最终导致促炎、代谢功能受损的脂肪细胞表型。该研究首次在人类原代细胞水平阐明了这些环境污染物可能通过“氧化应激-表观遗传-炎症”级联反应损害脂肪组织功能，为评估其代谢健康风险提供了重要的实验依据。
在农业种植和病媒生物防控领域，吡丙醚(Pyriproxyfen, PPF)和除虫脲(Diflubenzuron, DFB)是两种被世界卫生组织推荐、在全球范围内广泛使用的化学杀虫剂。然而，它们在环境中的持久性以及对非靶标生物的潜在影响，始终是悬而未决的公共卫生问题。已有研究表明，这类脂溶性的环境毒素容易在生物体的白色脂肪组织(White Adipose Tissue, WAT)中蓄积。脂肪组织不仅是能量储存库，更是一个活跃的内分泌器官，其功能失调与肥胖、胰岛素抵抗等一系列代谢性疾病密切相关。那么，当人体长期、低剂量地暴露于这些常见杀虫剂时，我们的脂肪组织，特别是其中负责生成新脂肪细胞的“种子”——脂肪来源干细胞(Adipose-derived Stem Cells, ASCs)，会受到怎样的影响？这种影响是否会改变脂肪细胞的正常发育和功能，进而埋下代谢紊乱的隐患？为了解答这些疑问，一支来自巴西圣保罗联邦大学的研究团队开展了一项深入探索，其研究成果发表于《Food and Chemical Toxicology》期刊。
为了探究PPF和DFB对人体脂肪组织的潜在毒性机制，研究人员从接受择期手术的男性捐赠者（年龄30-50岁，身体质量指数25-27 kg/m2）体内获取了内脏白色脂肪组织样本。他们从中分离出了人脂肪来源干细胞(human Adipose-derived Stem Cells, hASCs)和成熟的原代脂肪细胞作为研究对象。研究采用了多种关键技术方法：首先通过MTT实验评估了不同浓度农药暴露下的细胞毒性，确定了后续实验使用的非细胞毒性浓度（1 mg/L）。利用酶活性测定分析了抗氧化防御系统关键酶（过氧化氢酶CAT、超氧化物歧化酶SOD、谷胱甘肽过氧化物酶GPx）的活性变化。通过定量实时聚合酶链式反应(Quantitative Real-time PCR, qPCR)检测了表观遗传调控因子KDM6B以及早期脂肪生成转录因子（如KLF15, CEBPA, CEBPB）的基因表达。采用酶联免疫吸附测定(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, ELISA)量化了培养上清中炎症因子CCL2和脂肪因子（瘦素Leptin、脂联素Adiponectin）的分泌水平。通过油红O(Oil Red O)染色定量评估了脂肪细胞内的脂质积聚情况。使用气相色谱-火焰离子化检测器(Gas Chromatography with Flame Ionization Detection, GC-FID)分析了分化后脂肪细胞的脂肪酸组成。最后，通过测定甘油释放量评估了成熟原代脂肪细胞的基礎脂解作用。
研究结果揭示了农药暴露对hASCs多方面的影响：
1. 细胞毒性筛选与实验浓度确定
研究人员发现，PPF和DFB在浓度≥1.5 mg/L时会对hASCs产生细胞毒性，而在1 mg/L浓度下暴露长达8天均未显著影响细胞活力。因此，后续所有机制研究均采用1 mg/L这一非细胞毒性浓度进行，以排除细胞死亡对功能观察的干扰。
2. PPF和DFB暴露损害抗氧化防御并上调表观遗传调控因子KDM6B
暴露于1 mg/L PPF或DFB 8天后，hASCs的抗氧化酶活性发生了显著改变：过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性降低，而谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)的活性却有所增加。这种选择性损伤表明细胞的氧化还原稳态被破坏。进一步的基因表达分析显示，暴露于PPF的hASCs中，组蛋白H3K27去甲基化酶KDM6B的mRNA表达水平显著上调了74%。与此同时，促炎细胞因子CCL2的分泌也相应增加，提示氧化还原失衡可能通过激活KDM6B这一表观遗传调控因子，进而引发了炎症反应。
3. 暴露于PPF和DFB在分化前上调hASCs中早期转录因子的表达
在启动脂肪生成诱导程序之前，让hASCs在增殖和汇合期暴露于农药8天。结果发现，PPF暴露显著上调了早期脂肪生成转录因子KLF15和CEBPB的mRNA水平；而DFB暴露则上调了KLF15和CEBPA的表达。这表明，即使在正式分化为脂肪细胞之前，这两种农药已经能够“启动”细胞的脂肪生成程序，改变了其转录组景观。
4. PPF和DFB在分化过程中增强脂质积累并改变脂肪细胞表型
在持续存在PPF或DFB的情况下诱导hASCs进行脂肪生成分化。油红O染色定量结果显示，农药暴露组的细胞内脂质积累显著增加。对脂质组成的分析表明，PPF处理组细胞的饱和脂肪酸（如肉豆蔻酸和棕榈酸）比例有升高趋势。在分子表型上，分化后的脂肪细胞表现出瘦素分泌增加，而脂联素水平维持不变。这种“瘦素升高、脂联素不变”的分泌模式，是功能失调脂肪组织的典型特征。
5. PPF不影响活力但增加脂解并降低人原代脂肪细胞的脂肪因子分泌
研究还考察了PPF对已成熟的、直接从脂肪组织中分离出来的原代脂肪细胞的直接影响。PPF暴露（1 mg/L, 96小时）并未影响细胞活力，但却显著增加了基礎脂解作用（甘油释放增加）。有趣的是，与对分化中细胞的影响相反，PPF抑制了成熟原代脂肪细胞分泌两种关键的脂肪因子：瘦素和脂联素的分泌水平均显著降低。这揭示了PPF对脂肪细胞内分泌功能的抑制作用具有细胞状态依赖性。
结论与讨论
本研究首次系统阐明了非细胞毒性浓度的PPF和DFB暴露可通过一条多环节的“不利结局路径”损害人脂肪来源干细胞的功能。这条路径始于氧化还原失衡——抗氧化酶CAT和SOD活性受损，GPx代偿性增加，提示活性氧(ROS)积累。ROS作为表观遗传重编程的关键介质，可能驱动了组蛋白去甲基化酶KDM6B的上调，进而促进了促炎因子CCL2的分泌，将细胞推向炎症状态。与此同时，农药暴露提前上调了KLF15、CEBPA/B等早期脂肪生成关键转录因子，犹如按下了脂肪形成的“加速键”，导致后续分化过程中脂质过度积聚，并产生瘦素/脂联素分泌失调的脂肪细胞。更具深意的是，PPF对成熟脂肪细胞展现出另一种“攻击”模式：在抑制其瘦素和脂联素分泌功能的同时，却增强了脂解作用。这种“既削弱内分泌信号，又促进脂肪分解”的双重打击，可能进一步扰乱全身的能量代谢稳态。
这项研究的重要意义在于，它将两种常见环境杀虫剂与人类脂肪组织功能障碍之间的潜在机制联系了起来，填补了该领域知识的空白。研究提出的“氧化应激-表观遗传-炎症-脂肪生成紊乱”级联反应机制，为理解环境污染物如何从细胞分子层面“编程”代谢疾病风险提供了一个新颖的理论框架。尽管研究样本量有限（仅来自4位男性捐赠者），但其在人类原代细胞模型中获得的发现具有高度的生理相关性。该成果警示，广泛用于公共卫生（如灭蚊）和农业的化学物质，其长期低剂量暴露可能对代谢健康产生深远影响，强调了在环境风险评估中纳入代谢终点的重要性，并为后续开展更大规模的人群研究及机制探索指明了方向。
