多组学分析及初步实验验证：乙酰三丁基柠檬酸（ATBC）通过AKR1B1/EMT轴促进膀胱癌进展

《Environmental Pollution》：Multi-omics Analysis and Preliminary Experimental Validation of Acetyl Tributyl Citrate (ATBC) Promoting Bladder Cancer Progression via the AKR1B1/EMT Axis

本研究系统探究了邻苯二甲酸二丁酯（ATBC）通过AKR1B1促进膀胱癌（BCa）进展的分子机制。通过计算预测结合实验验证，发现ATBC通过激活AKR1B1调控上皮-间质转化（EMT），促进BCa细胞增殖迁移。多组学分析揭示AKR1B1在BCa中显著高表达并关联疾病进展，分子动力学模拟证实ATBC与AKR1B1结合稳定。本研究为环境塑料污染物致癌机制提供了新证据，并确立AKR1B1作为潜在治疗靶点。

　　

Jirong Jie|Qiong Wang|Zhifeng Chen|Chenxi Hu|Zhuocheng Lai|Sulun Ke|Yuanchao Zhu|Fei Li|Qin Fan|Wanlong Tan

南方医科大学中医学院，广州，510515，中国

摘要

乙酰三丁基柠檬酸酯（ATBC）是一种广泛使用的增塑剂，越来越多地被认为与癌症风险相关。然而，它对膀胱癌（BCa）的毒性影响仍不清楚。本研究旨在通过综合计算和实验方法系统地探讨ATBC在BCa中的分子靶点和机制。通过平板菌落形成和Transwell迁移实验评估了ATBC的致癌效应。通过整合Pharmmapper、SwissTargetPrediction和TargetNet数据库预测了ATBC的潜在蛋白质靶点。进行功能富集分析以识别相关信号通路。利用分子对接和动力学模拟验证了ATBC与关键靶点AKR1B1之间的相互作用。使用R包“scTenifoldKnk”进行了体外敲除分析。体内实验和Western blot分析证实ATBC通过AKR1B1调节上皮-间质转化（EMT）。功能实验表明ATBC促进了BCa细胞的增殖和迁移。共鉴定出461个潜在的ATBC结合靶点，其中142个基于差异表达分析与BCa相关。预后模型确定了12个关键基因，AKR1B1显示出最强的ATBC结合亲和力。分子动力学模拟证实了ATBC-AKR1B1复合物的稳定性。多组学分析显示AKR1B1在BCa中显著上调，并与疾病晚期和不良预后相关。体外敲除分析揭示了AKR1B1与EMT之间的关系。Western blot和Transwell迁移实验表明ATBC促进了BCa细胞的EMT和迁移，而AKR1B1的敲低抑制了这一效应。本研究阐明了ATBC在促进BCa进展中的作用，并确定AKR1B1为关键的功能靶点。这些发现为增塑剂的环境毒理学提供了重要见解，并为未来针对ATBC相关恶性肿瘤的预防和治疗策略奠定了理论基础。

引言

膀胱癌（BCa）始终位列全球十大常见恶性肿瘤之一。根据全球癌症观察组织（GLOBOCAN 2022）的最新流行病学数据，全球每年新发病例超过60万例，死亡人数约为22万例[1]。BCa的临床过程具有挑战性且经济负担沉重[2]、[3]。已知的风险因素包括烟草使用、芳香胺和多环芳烃的职业暴露、环境污染物（如电离辐射和砷）、特定药物以及慢性感染（如血吸虫病）[4]、[5]。然而，一些BCa病例无法仅用这些传统风险因素来完全解释，这表明可能存在其他特征不明确的环境和职业暴露因素[6]、[7]。膀胱具有独特的生物学特性，其尿路上皮反复暴露于肾脏排泄的高浓度化学物质及其代谢物[8]。这种固有的解剖和生理脆弱性使膀胱成为环境致癌物的关键靶器官，迫切需要识别并阐明这些广泛存在的风险因素。

工业增塑剂对于赋予聚合物材料柔韧性和耐用性至关重要[9]、[10]、[11]。乙酰三丁基柠檬酸酯（ATBC）已成为一种广泛采用的增塑剂[12]。由于其可生物降解性、低挥发性和通过常规测试确定的良好毒理学特性，ATBC被广泛用于食品接触材料、聚氯乙烯（PVC）产品、药用薄膜涂层、粘合剂、个人护理产品和医疗导管[13]。随着ATBC应用的迅速增加，其安全性和对人类健康与环境的影响逐渐受到关注。

ATBC不会与塑料中的聚合物发生化学结合，因此容易从医疗设备、食品包装和其他塑料产品中渗出[14]。这使得它容易分散到生物液体、空气、室内灰尘和各种环境介质中。据报道，其迁移潜力比邻苯二甲酸二乙基己酯（DEHP）高一个数量级，从而增加了暴露风险[15]。监测研究在多种食品中检测到了ATBC残留[16]。此外，ATBC是室内灰尘中的普遍成分，在欧洲环境中的中位浓度高达数万ng/g，在中国也是如此[17]。其在环境中的持久性通过在全球水系中的检测得到证实，浓度范围从科威特湾的0.05 μg/L到英国地下水的154 μg/L[18]、[19]。因此，人类会暴露于ATBC，持续的多途径暴露可能导致体内积累可测量的负担。

虽然传统的高剂量毒理学研究支持了其安全性分类，但最近的研究表明ATBC具有干扰内分泌系统的特性，并可能诱发生殖毒性[20]、[21]。此外，4.02 μg/mL的ATBC可以上调人类肠道细胞中的CYP3A4[22]。这些研究表明，ATBC可能不像以前认为的那样安全，尤其是在环境相关浓度下。新兴证据表明，环境污染物可能促进多种癌症的发展。ATBC已被证明与与细胞增殖和衰老相关的多个致癌通路相互作用。初步研究还探讨了ATBC与口腔癌的关联[16]。然而，关于ATBC在BCa发展中的潜在作用仍存在关键知识空白。鉴于ATBC及其代谢物可通过肾脏有效排出，膀胱上皮组织被认为是主要靶点。然而，ATBC暴露是否影响BCa的发展尚未得到系统研究。解决这一问题对于全面评估这种高产化学品的风险至关重要。本研究符合TITAN指南2025[38]的要求。

章节片段

ATBC靶点的鉴定和毒性预测

ATBC的结构来自PubChem（https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/）。通过整合三个数据库预测了ATBC的潜在蛋白质靶点：Pharmmapper（http://www.lilab-ecust.cn/pharmmapper/）、SwissTargetPrediction（http://www.swisstargetprediction.ch/）和TargetNet（http://targetnet.scbdd.com/）。ATBC的毒性预测使用了在线数据库ProTox 3.0（https://tox.charite.de/protox3/index.php）和VenomPred 2.0（//www.mmvsl.it/wp/venompred2/）。

ATBC促进了膀胱癌细胞的增殖和迁移

ATBC的分子结构如图1A所示。为了评估ATBC的毒性，我们首先使用ProTox 3.0工具进行预测。与先前的研究结果一致，ATBC没有表现出活性器官毒性（图1B）。然而，预测表明ATBC具有致癌潜力，概率为64%（图1C，1D）。另一个预测工具VenomPred 2.0也表明ATBC具有致癌潜力（图1E）。随后，为了探讨ATBC是否

讨论

膀胱癌（BCa）是全球范围内发病率最高的十大恶性肿瘤之一。现有的风险因素模型主要基于烟草烟雾、职业暴露和特定寄生虫感染，但无法解释部分散发病例，尤其是在这些传统因素暴露较少的群体中。这一知识空白强调了识别新的、普遍存在的环境因素的迫切需求。增塑剂作为现代生产量大的化学品，在环境中普遍存在

结论

总之，我们的研究提出了一种新的机制，即常见的环境增塑剂ATBC通过直接靶向并稳定AKR1B1来促进膀胱癌的进展，AKR1B1是一种与侵袭性肿瘤表型密切相关的蛋白质。这项研究不仅揭示了ATBC的环境毒理学特性，还将AKR1B1确定为膀胱癌的潜在生物标志物和治疗靶点，突显了环境暴露与癌症生物学之间的交叉点。

作者贡献声明

Sulun Ke：可视化、监督、软件、方法学。Yuanchao Zhu：可视化、验证、正式分析、数据管理。Fei Li：项目管理、方法学、研究、正式分析、数据管理。Jirong Jie：写作——审稿与编辑、原始草稿撰写、可视化、验证、软件、资源管理、方法学、数据管理。Qin Fan：验证、监督、资源管理、项目管理、方法学、研究、正式分析、数据管理。

患者和公众参与

患者或公众未参与我们研究的设计、实施、报告或传播计划

数据可用性

所有数据将在合理请求时提供。

伦理声明

本研究使用的数据来自公共数据库。这些数据库中的患者已获得伦理批准。用户可以自由下载相关数据用于研究目的。

利益声明

作者声明与其他个人或组织没有可能不当影响（偏见）我们工作的财务和个人关系。

资助

本研究得到了国家自然科学基金（编号：82372867、82303052）和广东省基础与应用基础研究基金（编号：2024A1515012687）的支持。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务和个人关系。

致谢

我们衷心感谢所有支持者和资助机构，使这项癌症研究项目成为可能。