《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Network toxicology identifies IL-6/IL-1β-linked Th17/ILC3 responses in DEHP-induced neutrophilic asthma
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塑料增塑剂邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)的环境暴露是哮喘的重要风险因素，但其独立致病机制未明。本研究综合运用网络毒理学与动物模型，首次揭示了DEHP暴露可直接驱动IL-6/IL-1β为核心的炎症节点，进而激活Th17/3型固有淋巴细胞(ILC3)及IL-17信号通路，最终诱导中性粒细胞优势型哮喘。该研究为阐明环境污染物诱导非2型哮喘的机制提供了新见解，并提示靶向IL-17通路是潜在的治疗策略。
哮喘是全球最常见的慢性呼吸系统疾病之一，是慢性呼吸系统疾病的第二大死因。其中，尽管重症或难治性哮喘仅占所有病例的5%-10%，但这部分患者却不成比例地消耗了大量医疗资源，占哮喘相关总费用的一半以上。日益增多的证据表明，环境暴露是哮喘，特别是重症哮喘全球发病率上升的主要因素。在众多环境污染物中，邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)作为一种广泛用于食品包装和建筑材料中的增塑剂，因其普遍存在而备受关注。作为一种典型的半挥发性有机化合物，DEHP广泛存在于室内环境中，在易感人群中，其暴露不仅与哮喘发病率增加有关，还与重症哮喘的发生和发展相关。然而，尽管流行病学数据已将DEHP代谢物与哮喘发病率增加联系起来，但目前证据仍然是零散的，且主要是观察性的。既往研究通常将DEHP视为加重过敏原驱动炎症的“佐剂”，而DEHP本身能否独立诱导哮喘样病理变化，其背后的核心免疫调控机制是什么，这些问题尚未得到阐明。鉴于这一知识缺口，以及其明确的生理毒性和广泛的环境存在，阐明DEHP诱发哮喘的机制基础具有重要意义。
为填补这些空白，一篇题为“Network toxicology identifies IL-6/IL-1β-linked Th17/ILC3 responses in DEHP-induced neutrophilic asthma”的研究在《Ecotoxicology and Environmental Safety》上发表。该研究采用了一种结合计算预测与体内验证的综合方法，揭示了DEHP作为一种环境塑化剂，能够不依赖过敏原，独立诱发以中性粒细胞浸润和IL-17信号通路激活为特征的哮喘表型，并阐明了其背后的关键免疫学机制。
研究者为开展此项研究，主要运用了以下几项关键技术方法：首先，通过网络毒理学分析，从多个公共数据库（如SwissTargetPrediction、GeneCards等）筛选DEHP与哮喘的潜在共同靶点，并构建蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络，利用拓扑学分析鉴定核心靶点，随后进行基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。其次，利用公共数据库的转录组数据分析（数据集GSE143303）和单细胞RNA测序分析（数据集GSE193816），在人类哮喘样本中验证核心基因的表达模式与细胞来源。最后，建立了DEHP诱导的小鼠哮喘模型，通过腹腔致敏和雾化吸入暴露DEHP，综合评估了小鼠的气道高反应性、肺部病理炎症、粘液分泌、纤维化等表型，并利用流式细胞术对气道灌洗液、肺组织和纵隔淋巴结中的多种免疫细胞（如中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、Th2、Th17、ILC2、ILC3等）进行了精细分型与功能分析。此外，还通过酶联免疫吸附试验(ELISA)和定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)检测了细胞因子水平，并利用IL-17A基因敲除小鼠验证了该细胞因子的关键作用。
研究结果
3.1. DEHP的初步毒性评估
利用计算毒理学工具（如ProTox II和ADMETlab 3.0）对DEHP进行了初步毒性预测，结果显示DEHP与致癌性、皮肤致敏和眼刺激性/腐蚀性等风险相关，初步确认了其令人担忧的毒理学特征。
3.2. 识别DEHP和哮喘的潜在靶点并构建蛋白质-蛋白质相互作用网络
通过多数据库检索，分别获得了466个DEHP相关靶点和2354个哮喘相关靶点，两者的交集包含228个基因，提示这些基因可能在DEHP诱导的哮喘中扮演重要角色。对这些交集基因构建PPI网络并进行拓扑学分析，分别通过度值中心性和最大团中心性(MCC)算法鉴定出两组核心靶点，其中细胞因子IL6、IL1B、TNF等被识别为关键枢纽。
3.3. GO和KEGG富集分析
对228个交集靶点进行GO和KEGG富集分析。GO分析显示这些靶点显著富集于对脂多糖的反应、炎症反应调节等生物过程。KEGG分析则揭示了Th17细胞分化、IL-17信号通路、PI3K-Akt信号通路和T细胞受体信号通路等是排名最靠前的富集通路，强烈提示DEHP暴露可能与IL-17相关的免疫失调密切相关。
3.4. 哮喘患者的RNA测序分析
对公共数据集GSE143303（包含中性粒细胞性、嗜酸性粒细胞性和寡粒细胞性哮喘患者及健康对照）的转录组数据进行分析。发现IL-6和IL-1β在中性粒细胞性哮喘患者中特异性显著上调。对中性粒细胞性哮喘患者的差异表达基因进行富集分析，KEGG结果显示包括IL-17信号通路、Th17细胞分化在内的免疫系统相关通路被显著富集。相关性分析进一步表明，IL1B和IL6的表达水平与中性粒细胞浸润程度呈强正相关。
3.5. 哮喘气道的单细胞转录组解析
对来自哮喘患者和对照的气道粘膜单细胞RNA测序数据（GSE193816）的分析显示，IL6、IL1B和TNF在免疫细胞和上皮细胞中广泛表达。在T细胞亚群中，鉴定出了包括表达IL17A的Th17细胞在内的多个功能性亚群，这为DEHP模型中发现的IL-17炎症轴在人类哮喘气道中的存在提供了独立支持。
3.6. DEHP暴露可单独诱导小鼠哮喘样气道炎症和重塑
通过腹腔注射致敏和雾化吸入激发的方式，成功建立了DEHP诱导的小鼠哮喘模型。暴露于6%浓度DEHP的小鼠表现出显著的气道高反应性。组织病理学分析显示，DEHP处理组小鼠肺部有大量炎症细胞浸润、气道平滑肌层增厚、杯状细胞增生（粘液分泌过多）以及胶原沉积（纤维化）。细胞因子检测发现，支气管肺泡灌洗液(BALF)和肺组织中IL-6、IL-1β和IL-17A的水平显著升高。
3.7. DEHP诱导哮喘的炎症细胞群流式细胞术分析
流式细胞术分析详细描绘了DEHP暴露后的免疫细胞图谱。在BALF中，炎症细胞总数显著增加，其中CD11b+Ly6G+中性粒细胞是主要的粒细胞群，CD11c-CD11b+Siglec-F+嗜酸性粒细胞也有适度增加。在纵隔淋巴结中，虽然总CD4+T细胞、产生IL-4和IL-13的Th2细胞比例无显著变化，但产生IL-17A的Th17细胞比例显著升高。更重要的是，在肺组织中，产生IL-17A的3型固有淋巴细胞(ILC3s)也显著扩张。
3.8. IL-17A缺陷可减轻DEHP诱导哮喘的中性粒细胞气道炎症
为了确定IL-17A的功能性作用，研究者在IL-17A基因敲除（Il17a-/-）小鼠中重复了DEHP暴露实验。结果显示，与野生型DEHP暴露小鼠相比，Il17a-/-小鼠的气道高反应性、炎症细胞浸润（尤其是中性粒细胞）以及杯状细胞增生均被显著减弱。同时，肺组织中ILC3s和纵隔淋巴结中Th17细胞的扩增也被明显抑制。这直接证明了IL-17A是驱动DEHP诱导的中性粒细胞性气道炎症和气道上皮异常的关键介质。
结论与讨论
本研究通过整合网络毒理学预测与体内实验验证，系统阐明了环境塑化剂DEHP诱发哮喘的新机制。研究得出结论：DEHP暴露可以独立于过敏原，通过激活以IL-6和IL-1β为核心节点的炎症网络，驱动Th17细胞和ILC3s的扩增与活化，进而导致IL-17A信号通路主导的中性粒细胞性气道炎症、气道高反应性和重塑，最终形成中性粒细胞优势型哮喘表型。
该研究的意义重大。首先，它超越了将DEHP仅视为“过敏佐剂”的传统观点，首次直接证明了其作为独立致病因子诱发哮喘的能力，为理解环境污染物与哮喘之间的因果关系提供了强有力的实验证据。其次，研究成功地将计算生物学预测与实验生物学验证相结合，这种“预测-验证”框架为解析复杂环境暴露的致病机制提供了可借鉴的研究范式。再者，该研究将DEHP的致病机制与临床上难治的非2型哮喘（特别是中性粒细胞性哮喘）联系起来，不仅为流行病学观察提供了机制解释，也指出了潜在的治疗新靶点——IL-6/IL-1β/IL-17轴。研究者甚至在讨论中提出，已有临床批准的针对IL-17A（如司库奇尤单抗）或IL-1β（如卡那单抗）的生物制剂，或许可作为治疗此类污染物相关哮喘的潜在候选药物进行重新利用评估。此外，纳米载体靶向递送等新兴技术也为未来精准干预该通路带来了希望。
当然，研究也存在一定局限性，例如动物模型的暴露剂量高于典型环境浓度，未来需要慢性低剂量暴露研究；未能检测肺部DEHP关键活性代谢物的浓度；DEHP触发上游IL-1β/IL-6诱导的具体传感信号事件尚未完全阐明等。尽管如此，这项工作无疑加深了我们对环境污染物与呼吸免疫疾病之间复杂相互作用的理解，从公共卫生角度强调了减少塑化剂暴露对易感人群（如儿童）的重要性，同时从转化医学角度为开发针对特定炎症内型的哮喘治疗策略提供了新的思路和靶点。
