《Journal of Hazardous Materials》：Mechanistic insights into bisphenol A–induced systemic toxicodynamics: haematopoietic injury and hepatic ERα–AP-1-associated mitochondrial and metabolic reprogramming in freshwater perch
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在亚洲南部等快速工业化地区，双酚A (BPA) 污染日益严重，其低剂量、长期暴露对水生生物的系统性毒理机制尚未完全阐明。本研究以淡水攀鲈 (Anabas testudineus) 为模型，揭示了环境相关浓度BPA (1, 10, 100 μg/L) 暴露30天后，引发造血损伤，并经由肝脏ERα失衡激活MAPK/AP-1通路，进而抑制GHR/IGF1轴与HIF-1α，导致线粒体功能紊乱、氧化应激，最终驱动脂质代谢重编程（抑制β-氧化、促进脂肪生成）和脂肪肝。该研究为BPA的生态风险评估提供了系统性的机制依据。
在全球快速工业化的浪潮下，无数化学物质涌入环境，其中一些悄悄地扮演着“内分泌干扰者”的角色，扰乱着生物体的正常生理节奏。双酚A (Bisphenol A, BPA) 就是这样一个“明星”污染物，它被广泛用于生产塑料制品，从水瓶到食品容器，无处不在。尽管其生殖发育毒性已广为人知，但它在环境中以较低浓度长期存在时，如何从整体上危害生物体，特别是水生生物的健康，仍然像一团迷雾。尤其是在亚洲南部，随着工业产能提升和废水处理能力不足，河流、沉积物中的BPA浓度屡屡超标，对当地水生生态系统和以鱼为食的人类构成了潜在威胁。为了拨开这团迷雾，一支研究团队将目光投向了具有重要经济和生态价值的淡水鱼——攀鲈 (Anabas testudineus)，展开了一项深入系统的毒性机制探究，相关成果发表在环境科学领域的权威期刊《Journal of Hazardous Materials》上。
研究人员开展这项研究，主要运用了以下几项关键技术方法：首先，建立了体内暴露模型，将健康雌性攀鲈暴露于1、10、100 μg/L三个环境相关浓度的BPA中30天。其次，通过血液学与生化分析，评估了红细胞异常、血常规参数以及血清脂质谱和肝酶活性。再者，利用组织病理学技术（H&E染色）观察了肾脏、脾脏和肝脏的损伤情况。在分子机制层面，综合运用了实时定量PCR (qRT-PCR) 和蛋白质免疫印迹 (Western Blot) 技术，检测了肝脏中与雌激素受体 (ER) 信号、炎症 (TLR4/MAPK/AP-1)、生长激素/胰岛素样生长因子1 (GHR/IGF1) 轴、线粒体功能、氧化应激以及脂质代谢相关的一系列基因和蛋白的表达水平。此外，还通过荧光探针染色 (DCF-DA, DHE) 和生化测定评估了活性氧 (ROS) 水平和抗氧化酶活性，并通过油红O (Oil Red O) 染色直观显示了肝细胞内的脂质积累。最后，利用生物信息学分析（如STRING数据库构建蛋白质相互作用网络和Pearson相关性分析）对复杂的分子调控网络进行了整合与验证。
研究结果
BPA诱导的红细胞异常和血液学扰动
慢性BPA暴露显著增加了红细胞的胞质异常（如泪滴形、拉长、融合细胞）和核异常（如微核、核固缩、核碎裂），表明BPA具有遗传毒性和氧化应激效应。血液学分析显示红细胞增多症、白细胞增多和单核细胞增多，揭示了系统性的免疫调节和造血压力。同时，肾脏和脾脏的组织病理学检查分别观察到肾小球增大、小管变性和脾脏白髓侵蚀、含铁血黄素沉积，进一步证实了BPA对造血和免疫器官的损伤。
肝脏ER表达、MAPK信号和炎症反应的调控
BPA处理破坏了肝脏的雌激素受体平衡，表现为ERα蛋白水平上升而ERβ下降。这种失衡伴随着Toll样受体4 (TLR4) 表达增加，以及p38 MAPK和JNK的磷酸化激活，进而强烈激活了转录因子AP-1 (c-Fos和p-c-Jun水平升高)。值得注意的是，这一炎症通路的激活独立于核因子κB (NF-κB)。下游的促炎细胞因子肿瘤坏死因子α (TNF-α)、白细胞介素1β (IL-1β)，以及诱导型一氧化氮合酶 (NOS2/iNOS) 和环氧合酶2 (PTGS2/COX-2) 的表达均显著上调，一氧化氮 (NO) 水平也相应增加，共同表明BPA诱导了强烈的肝脏炎症和硝化应激反应。
BPA对肝脏GHR/IGF1信号和HIF-1α表达的改变
BPA暴露显著抑制了肝脏生长激素受体 (GHR) 的表达及其下游的JAK2/STAT5信号通路的磷酸化。随之而来的是胰岛素样生长因子1 (IGF1) 在mRNA和蛋白水平的急剧下降，并进一步导致其下游的PI3K/AKT和ERK1/2信号减弱。同时，糖原合酶激酶3β (GSK-3β) 的抑制性磷酸化 (Ser9) 减少，意味着其被激活。与此相呼应的是，缺氧诱导因子1α (HIF-1α) 及其分子伴侣热休克蛋白90 (HSP90) 的水平也显著降低。这些结果表明BPA通过干扰GHR/IGF1轴和HIF-1α相关信号，破坏了肝脏的生长代谢调节和低氧适应能力。
BPA诱导的肝脏TCA循环酶、电子传递链组分和TFAM的调控
在代谢层面，BPA抑制了丙酮酸脱氢酶激酶1 (PDHK1)，但增加了三羧酸循环 (TCA) 关键酶柠檬酸合酶和α-酮戊二酸脱氢酶 (OGDH) 的丰度。尽管与线粒体生物发生相关的核编码转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α (PGC-1α) 和核呼吸因子1 (NRF1) 表达上升，且电子传递链 (ETC) 复合物I至V的多个核心组分 (如NDUFS4, SDHA, COX IV, ATP5α) 增加，但线粒体转录因子A (TFAM) 的水平却显著降低。这表明BPA在刺激线粒体氧化磷酸化 (OXPHOS) 活性的同时，损害了线粒体的生物发生稳定性，造成功能与结构的不匹配。
BPA处理肝脏中的氧化还原失衡和NRF2/KEAP1调控
增强的线粒体电子传递导致了氧化应激。检测发现，BPA暴露组肝脏中总ROS、过氧化氢 (H2O2) 和超氧阴离子水平显著升高，而谷胱甘肽 (GSH) 水平和多种抗氧化酶（如过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶GPx）的活性降低。脂质过氧化产物丙二醛 (MDA) 和蛋白质羰基化水平增加，证实了氧化损伤。机制上，还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4 (NOX4) 的表达上调是ROS的重要来源。作为应对，细胞启动了抗氧化防御，表现为转录因子NF-E2相关因子2 (NRF2) 上调而其抑制剂KEAP1下调。
BPA对肝脏能量传感器和代谢标志物的影响
能量代谢稳态被打破。BPA抑制了腺苷酸活化蛋白激酶α (AMPKα) 的磷酸化和去乙酰化酶SIRT1的表达，这意味着细胞能量传感网络失灵。与此同时，脂质合成途径被激活：乙酰辅酶A羧化酶 (ACC)、脂肪酸合酶 (FASN) 和3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶 (HMGCR) 的基因和/或蛋白表达上调。相反，负责脂肪酸β-氧化的关键调控因子过氧化物酶体增殖物激活受体α (PPARα) 和肉碱棕榈酰转移酶1α (CPT1α) 的表达受到抑制。油红O染色直观地显示BPA处理组肝细胞内中性脂质大量积聚，从形态学上证实了脂肪肝（大泡性脂肪变性）的发生。
BPA诱导的肝脏结构和生化改变及血浆BPA水平
暴露结束时，鱼体血浆中检测到剂量依赖性的BPA含量升高。血清生化分析显示高脂血症，总胆固醇 (TC)、甘油三酯 (TG)、低密度脂蛋白 (LDL) 水平上升，同时肝损伤标志物丙氨酸转氨酶 (ALT)、天冬氨酸转氨酶 (AST) 和碱性磷酸酶 (ALP) 活性显著增强。肝脏组织切片观察到了严重的病理变化，包括脂肪沉积、肝细胞肥大、核畸形、炎症细胞浸润、黑色素巨噬细胞中心 (MMCs) 增多、空泡变性和凝固性坏死，与分子层面的代谢紊乱结果相互印证。
Pearson相关性分析、PPI网络和功能富集
整合性分析揭示了分子事件之间的内在联系。Pearson相关性分析表明，ERα的水平与炎症介质、线粒体组分、氧化应激标志物和促脂生成蛋白呈显著正相关，而与GHR、IGF1、HIF-1α、AMPKα和CPT1α呈负相关。ERβ则显示出相反的相关性模式。STRING蛋白质-蛋白质相互作用 (PPI) 网络分析进一步确认，ER信号、炎症、氧化应激和脂质代谢相关蛋白形成了高度互联的枢纽。功能富集分析指出，TLR4/MAPK信号通路、细胞因子-细胞因子受体相互作用、胰岛素信号通路等在BPA毒性响应中被显著激活。
研究结论与意义
本研究系统揭示了环境相关浓度BPA长期暴露对攀鲈造成的多器官、多层次的系统性毒性。其核心机制在于：BPA首先破坏肝脏雌激素受体平衡（ERα↑/ERβ↓），此失衡激活了TLR4/MAPK/AP-1炎症通路，引发肝脏炎症和硝化应激。同时，BPA强烈抑制了GHR/IGF1生长轴信号，导致下游AKT/ERK信号减弱和GSK-3β激活，进而下调了HIF-1α。HIF-1α的减少缓解了对PDHK1的抑制，可能增加了丙酮酸向线粒体的流入，刺激了TCA循环和电子传递链活性，但这种线粒体功能的“亢进”却因TFAM减少而缺乏坚实的生物发生基础，最终导致电子泄漏和ROS爆发。爆发的ROS连同NOX4的上调，共同加剧了氧化应激，耗竭抗氧化防御体系。氧化应激和ERα信号共同抑制了核心能量传感器AMPKα的活性，进而解除其对脂质合成的刹车（如ACC），并协同ERα对PPARα的抑制，共同导致脂肪酸合成增强而氧化减弱，脂质大量堆积于肝脏，形成脂肪肝。在系统层面，BPA同样损害造血功能，导致红细胞畸变和肾脏、脾脏的病理损伤。
这项研究的重要意义在于，它超越了将BPA仅视为传统内分泌干扰物的视角，首次在淡水经济鱼类中整合描绘了从“受体失衡”到“炎症触发”，再到“生长轴抑制”、“线粒体-能量代谢重编程”和“氧化应激”，最终导致“代谢性疾病（脂肪肝）”的完整毒性动态轴。这为理解低剂量环境污染物如何通过复杂网络引发系统性健康危害提供了创新性的机制框架。研究结果不仅确认攀鲈可作为水生态毒理学优良的哨兵物种，其揭示的多种生物标志物和关键通路（如ERα、AP-1、GHR/IGF1、AMPK等）也为未来环境风险评价、生物监测以及深入探讨跨物种代谢干扰机制提供了重要的科学依据。
