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基于肠-脑轴互作效应研究有机磷阻燃剂TCEP对斑马鱼神经毒性新机制

批准号:
22106118
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
闫瑾
依托单位:
学科分类:
环境毒理与健康
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
闫瑾

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
有机磷阻燃剂被大量应用于人类生产生活的同时也被持续释放到环境中,其引起的环境风险和健康效应近年受到了极大的关注。本项目拟以环境中普遍检出的磷酸三(2-氯乙基)酯TCEP为代表,基于肠道菌群与脑神经的调控关系探究有机磷阻燃剂对斑马鱼神经毒性新机制。该研究将先以斑马鱼的运动行为和脑组织结构等经典毒理学指标为基础,明确TCEP对斑马鱼的表观神经毒性。接着通过宏基因组测序、粪便移植和无菌斑马鱼模型建立肠道菌群与神经系统的相互联系。再利用代谢组学和分子生物学手段,阐释TCEP作用下内源性代谢物和免疫响应对肠-脑轴的调控机制。在充分掌握该毒性机制后,进一步设计益生菌或关键代谢物处理斑马鱼寻找缓解TCEP神经毒性的有效方式。该研究将从包括表观行为、菌群调控、代谢物循环和分子机制多个角度揭示有机磷阻燃剂TCEP的神经毒性机制,为预防和缓解有机磷阻燃剂对生物体的神经毒性提供新的解决思路和方法。
英文摘要
The environmental risks and health effects of organophosphorus flame retardants become a subject of great interest to researchers due to their wide use in materials encountered in daily living and constant release in environment. In this study, we will investigate the effects of tris(2-chloroethyl) phosphate (TCEP), a typical organophosphorus flame retardant extensively detected in environment, on the function of zebrafish nervous system based on the regulation mechanism between intestinal flora and brain. Firstly, we will verify the neuro toxic effects of TCEP by classical toxicological parameters like locomotion behavior and tissue structure. The relationship between gut flora and nervous system will be subsequently established by metagenomic sequencing, fecal transplants and free-germ zebrafish model. Finally, via metabolomics and molecular biology approaches, we will elucidate the regulatory mechanism of endogenous metabolites and immune response on gut-brain axis under TCEP exposure. Some probiotics and endogenous metabolites will also be applied to alleviate the neurotoxicity induced by TCEP. To sum up, this study will elucidate a new neurotoxic mechanism of TCEP in locomotion behavior, molecular mechanism, flora regulation and metabolite circulation, and new mild solutions will be provided for preventing the neurotoxic effects of organophosphorus flame retardants.
有机磷阻燃剂因广泛用于工业和消费品中,其环境残留可能对生态系统和人类健康构成潜在威胁。本研究以斑马鱼为模式生物,构建环境浓度(ng/L级)与亚致死浓度的急/慢性暴露模型,系统评估2-乙基己基二苯基磷酸酯(EHDPP)的神经毒性及代谢干扰效应,并整合多组学技术解析其致毒机制。结果显示:亚致死剂量EHDPP暴露显著延迟斑马鱼胚胎孵化并诱发幼鱼发育畸形,低剂量暴露通过刺激兴奋性神经递质释放诱导趋触行为增强,而高剂量暴露则通过激活TLR4/NF-κB信号通路引发全身性炎症反应,导致神经损伤和运动异常,且毒性效应呈剂量依赖性;而环境浓度EHDPP早期暴露通过激活毒蕈碱型乙酰胆碱受体(mAChRs)触发钙信号通路异常,引发细胞内Ca²⁺过载和线粒体功能障碍,其转录组特征与阿尔茨海默病(AD)患者高度相似,且环境浓度EHDPP早期暴露导致成年斑马鱼表现出记忆力减退、攻击性增强及血脑屏障通透性增加等类似AD的症状,提示极低剂量长期暴露可能增加AD易感性;此外,慢性EHDPP暴露导致成年斑马鱼社交能力和空间记忆显著下降,并呈现性别特异性抑郁样行为,16S rRNA测序显示肠道菌群紊乱伴随肠屏障破坏和脂多糖入血,穿透血脑屏障后诱导神经炎症,而益生元菊粉干预可恢复肠道菌群稳态并修复肠脑屏障,证实EHDPP通过“肠道菌群-肠源性炎症-神经损伤”轴驱动行为异常;最后,该研究还发现早期EHDPP暴露通过异常调控PPAR信号通路干扰糖脂代谢,通过激活pparγ同时抑制pparα削弱脂肪酸β氧化能力致肝脏脂质蓄积,靶向干预PPAR通路(激活pparα或抑制pparγ)可逆转代谢失衡,恢复有氧糖酵解并缓解线粒体损伤。本研究首次系统揭示EHDPP的多维度毒性机制,包括神经发育损伤、AD样神经退行性风险、肠-脑轴紊乱及代谢干扰效应,为有机磷阻燃剂的生态与健康风险评估提供了关键数据,同时警示低剂量环境污染物长期暴露的潜在危害,呼吁重新审视现有化学品安全阈值,并为解析污染物肠-脑交互机制提供了方法学参考。
基于肠-脑轴互作效应研究有机磷阻燃剂TCEP对斑马鱼神经毒性新机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    30万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    闫瑾
  • 依托单位:
国内基金
海外基金