双酚A（双（二苯基磷酸酯））通过多组学手段发现的机制，在秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）中引发生殖毒性

《Journal of Environmental Sciences》：Bisphenol-A bis(diphenyl phosphate) induces reproductive toxicity in Caenorhabditis elegans via multi-omics-identified mechanisms

　　

李华文|王慧娟|童中华

中国科学技术大学环境科学与工程学院，国家重点先进环境技术实验室，合肥230026，中国

摘要

随着全球范围内溴化阻燃剂的逐步淘汰，有机磷酸酯阻燃剂（OPFRs）被越来越多地作为替代品使用，这引发了对其潜在毒性的担忧。双酚A双（二苯基磷酸酯）（BDP）作为十溴二苯醚的主要替代品，现在在室内环境和人体样本中频繁被检测到。在这项研究中，我们使用秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）来评估BDP引起的生殖毒性，并通过综合表型分析、转录组分析和代谢组分析来阐明其背后的机制。我们的结果表明，BDP暴露会严重损害秀丽隐杆线虫的生殖能力，表现为幼虫数量减少、世代时间延长以及生殖腺发育受损。同时，BDP引发了显著的氧化应激，表现为活性氧（ROS）水平升高、脂质过氧化增加以及关键抗氧化防御机制受到抑制。多组学分析进一步揭示了生殖所需代谢途径和信号通路的广泛紊乱，导致生物合成前体和细胞能量供应不足。总体而言，这些发现表明BDP的生殖毒性是由多种因素共同作用的结果，包括氧化损伤、代谢紊乱和发育信号传导失调。这项工作加深了人们对OPFRs生物毒性和作用机制的理解。

引言

由于卤化阻燃剂（如溴化阻燃剂）的持久性、生物累积性和生态毒性，它们正在全球范围内被逐步淘汰和禁止（Sharkey等人，2020年）。因此，在过去几十年中，有机磷酸酯阻燃剂（OPFRs）开始主导阻燃剂市场，并在环境样本中频繁被检测到（Chupeau等人，2020年）。最近的研究报告了OPFRs在水生和陆地环境中的积累和食物链传递（Chen等人，2020年；Huang等人，2023a年），表明它们可能引发多种不良影响。一些OPFRs已被发现具有神经毒性、心脏毒性、细胞毒性和内分泌干扰作用（Chen等人，2022年；Hong等人，2024年；Jiang等人，2024年；Zhang等人，2020年）。迫切需要进一步研究OPFRs的生态和健康风险。

双酚A双（二苯基磷酸酯）（BDP）作为十溴二苯醚的主要非卤化替代品，被广泛用于消费品中，尤其是在电子产品、地板、纺织品和家具领域（Ballesteros-Gómez等人，2014年）。2024年BDP的全球市场规模估计为8.57亿美元，预计到2031年将达到14.21亿美元（QYResearch）。由于BDP是通过混合而非化学键合方式加入最终产品的，因此容易通过磨损、挥发和渗漏释放到环境中（Wei等人，2015年）。BDP已在多种环境介质中被检测到，包括大气、沉积物和室内灰尘（Brandsma等人，2013年；Ye等人，2021年；Yue等人，2022年）。它也在人类尿液和血液样本中被检测到（Hou等人，2020年；Li等人，2021年）。BDP在环境中的广泛分布表明其潜在的环境和健康风险。迄今为止，关于BDP毒性的信息非常有限，只有少数研究报道了其不良影响。例如，BDP暴露会损害斑马鱼后代的血管发育（Wang等人，2023年）。最近的一项研究显示，BDP会导致斑马鱼肠道微生物群失调和肠道毒性（Lyu等人，2025年）。一项综合的计算机模拟（in silico）和体外实验（in vitro）研究表明，BDP会干扰普通人群的血液稳态（Chen等人，2025年）。对于生物体而言，生殖健康对于维持种群和确保其长期生存至关重要。然而，关于BDP的生殖毒性及其潜在机制的了解仍然很少。

秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）是一种优秀的动物模型，用于评估环境污染物的生殖毒性，因为它具有较短的生命周期、易于遗传操作以及完全绘制的发育途径（Yu等人，2022年）。关键的生殖指标包括幼虫数量、生殖细胞凋亡、生殖腺形态（例如，末端细胞迁移）、世代时间等（Camacho等人，2023年）。同时，秀丽隐杆线虫也被广泛用于研究各种污染物的作用机制，包括重金属（Qu等人，2023年）、微塑料（Kim等人，2025年）和农药（Li等人，2023年）。

在这项研究中，我们使用秀丽隐杆线虫作为模型生物来研究BDP引起的生殖毒性。通过结合表型分析、转录组分析和代谢组分析，我们建立了一种综合策略来阐明BDP的毒理机制。我们的研究将有助于更深入地了解OPFRs的生物毒性和作用机制。

章节摘要

秀丽隐杆线虫（C. elegans）品系和处理方法

本研究中使用的线虫品系为野生型N2和转基因品系JK2868 [qIs56 (lag-2p::GFP?+?unc-119(+))]，这些品系来自中国东南大学公共卫生学院。线虫在含有大肠杆菌 OP50作为食物的线虫生长培养基（NGM）琼脂平板上培养（Brenner，1974年）。收集怀孕的线虫并用漂白溶液（0.5 mol/L NaOH，1% NaClO）裂解以获取卵子。然后获得同步化的卵子

BDP对秀丽隐杆线虫生殖能力的影响

我们通过子宫内的卵子数量、幼虫数量、卵子孵化率和世代时间等指标来评估BDP在秀丽隐杆线虫中的生殖毒性。暴露导致所有浓度组的生殖能力均受到剂量依赖性的损害（图1）。具体来说，100 μg/L的处理组导致子宫内卵子数量减少了25%，幼虫数量减少了32%，卵子孵化率从76.5%下降到54.3%，世代时间从72.5小时延长到84.6小时。

讨论

接触环境毒素会对人类和动物的生殖系统产生不利影响，导致生育能力下降和生殖腺发育异常。因此，生殖输出常被用作毒性评估的敏感指标。利用秀丽隐杆线虫作为模型，我们证明了BDP暴露会导致明显的生殖损伤。生殖能力的下降似乎与生殖腺缺陷密切相关。先前的研究表明，阻燃剂

结论

总之，BDP暴露通过影响生殖腺功能、减少生殖细胞数量、增加卵细胞凋亡和破坏干细胞微环境（DTC）来严重损害秀丽隐杆线虫的生殖能力。从机制上看，BDP会引起严重的氧化应激，破坏抗氧化防御机制。多组学分析显示甘油磷脂代谢和氨基酸及能量代谢同时受到干扰。转录组数据进一步表明，Wnt信号通路受到抑制

CRediT作者贡献声明

李华文：撰写——原始草稿、项目管理、方法学、实验设计。王慧娟：撰写——审稿与编辑、验证、方法学。童中华：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本工作得到了中国国家自然科学基金（编号22434005和52570095）的支持。