邻苯二甲酸二丁酯的暴露诱导了AhR（芳香烃受体）的激活，进而通过NRF2–HO-1信号通路促进了铁死亡（ferroptosis）以及HMGB1/TLR4介导的肝脏炎症损伤

《Environmental Pollution》：Dibutyl phthalate exposure-induced AhR activation drives ferroptosis and HMGB1/TLR4-mediated inflammatory liver injury via NRF2–HO-1 signaling

DBP通过激活AhR调控NRF2/HO-1轴引发铁死亡，释放HMGB1激活TLR4/NF-κB通路加剧肝损伤，抑制AhR或铁死亡可缓解损伤，揭示AhR-NRF2/HO-1-ferroptosis-HMGB1-TLR4轴新机制。

　　

Zixu Li|Muge Xu|Yahan Zhang|Yao Chen|Weiwei Feng|Ting Zhao|Liuqing Yang|Guanghua Mao|Xiangyang Wu

江苏大学环境与安全工程学院，中国镇江市学府路301号，212013

摘要

塑料污染物的广泛存在，尤其是邻苯二甲酸酯（如二丁基邻苯二甲酸酯（DBP）对生态系统和人类健康构成了严重威胁。尽管已有大量证据表明DBP具有毒性，但其导致肝毒性的机制仍不甚明了。本研究采用网络毒理学、分子对接和多维实验验证相结合的方法，阐明了DBP引发肝损伤的分子途径。研究发现铁死亡（ferroptosis）在DBP诱导的肝毒性中起关键作用。结果表明，DBP激活了芳烃受体（AhR），调控NRF2/HO-1信号通路，进而导致铁过载和脂质过氧化。此外，铁死亡的肝细胞会释放高迁移率组蛋白盒1（HMGB1），激活巨噬细胞中的TLR4/NF-κB通路，加剧炎症反应，从而加重肝脏损伤。抑制AhR表达或铁死亡可显著减轻这些变化，表明AhR和铁死亡具有作为治疗靶点的潜力。这些发现共同构建了一个新的DBP诱导肝毒性的机制框架：AhR–NRF2/HO-1–铁死亡–HMGB1/TLR4通路。本研究加深了我们对增塑剂毒性的理解，并为环境肝毒素的风险评估和干预策略提供了依据。

引言

塑料在全球范围内大量生产和使用，但其回收和处理仍然有限。大约79%的塑料废物被填埋或释放到自然环境中（Fan等人，2024年）。预计到2050年，塑料废物总量将达到约120亿吨（Geyer等人，2017年）。由于塑料是一种持久且不可逆的污染物，其污染现象在全球范围内普遍存在，符合“地球边界威胁”的定义特征（Arp等人，2021年）。COVID-19大流行进一步加剧了这一危机，尤其是对一次性塑料的需求激增，尤其是在食品包装和医疗产品方面（Prata等人，2020年）。在塑料的非生物或生物降解过程中，微塑料和增塑剂会渗入陆地和水生生态系统，导致人类广泛暴露和持续的环境污染（MacLeod等人，2020年；Wang等人，2021年）。因此，增塑剂和其他化学添加剂对人类健康和地球系统构成了日益严重的威胁。这种日益累积的负担被称为“全球塑料毒性债务”，其影响尚未完全了解（Rillig等人，2021年）。随着人们对这些有毒添加剂潜在生态毒性的认识加深，迫切需要更深入地评估这些材料带来的健康风险及其背后的机制。

塑料制品中使用的增塑剂中，多达65%为邻苯二甲酸酯（Zhang等人，2018年）。其中，二丁基邻苯二甲酸酯（DBP）是最常用的同类物质之一（Tao等人，2025a）。由于DBP并未与塑料基体共价结合，它会在产品的整个生命周期（包括生产、使用和处置阶段）中渗入生态系统（Xu等人，2025年）。因此，DBP在各种环境介质中普遍存在，对生态和健康构成重大风险。例如，在中国的河流、印度的地表水和美国的地下水中均检测到了μg/L水平的DBP峰值浓度（Fan等人，2024年；Li等人，2025年；Wang等人，2025年）。更令人担忧的是，这种广泛的环境分布使得人类可通过多种途径暴露于DBP（Quasmi等人，2025年）。这些暴露途径的累积效应显著增加了体内DBP的负荷，导致多器官损伤。肝脏作为代谢和解毒的主要器官，特别容易受到DBP的毒性影响（Song等人，2022年）。研究表明，DBP在肝脏中的积累与肝细胞损伤、肝功能受损甚至严重疾病（如肝纤维化）的进展有关（Huo等人，2023年；Cui等人，2021年）。这种积累无疑损害了肝脏的重要生理功能，危及整体健康。尽管这些发现强调了DBP作为肝脏损伤的环境风险因素，但在环境相关剂量下，控制其肝毒性的具体分子启动事件和下游信号通路仍不甚明了。因此，阐明DBP诱导肝毒性的生物学过程和机制对于全面评估其对人类健康的风险至关重要。

尽管有这些发现，但驱动DBP诱导肝毒性的精确分子机制（尤其是启动事件和下游信号级联）仍大多未被探索。为填补这一空白，我们采用了网络毒理学和分子对接相结合的策略，系统地预测和验证了涉及DBP诱导肝毒性的通路。通过系统预测作用靶点和通路信息，我们重点研究了芳烃受体（AhR）的激活、铁死亡的诱导以及随后高迁移率组蛋白盒1（HMGB1）/Toll样受体4（TLR4）介导的炎症级联的触发。随后，通过生化测定、原位荧光染色、共免疫沉淀（Co-IP）、细胞转染、荧光素酶报告基因检测和染色质免疫沉淀（ChIP）在斑马鱼（体内）和人类原代肝细胞及库普弗细胞（KCs）（体外）中验证了预测的关键节点和通路。总体而言，这些结果为理解DBP如何引发肝损伤提供了坚实的理论基础和机制框架。

试剂

DBP（CAS: 84-74-2，>99%）、二甲基亚砜（DMSO）（CAS: 67-68-5，100%）、Ferrostatin-1（Fer-1）（CAS: 347174-05-4，99.71%）、CH-223191（CAS: 301326-22-7，99.96%）、锌原卟啉（ZnPP）（CAS: 15442-64-5，99.87%）和RAS选择性致死剂3（RSL3）（CAS: 1219810-16-8，99.90%）均从MedChemExpress（美国）购买。实验中使用的其他试剂均为最高纯度，来自经过认证的供应商。

斑马鱼的饲养及处理组的建立

斑马鱼按照我们的方法进行适应和饲养

确定DBP和肝毒性共同靶点的网络毒理学方法

如图1A所示，从GeneCards、PharmGKB和OMIM数据库中共鉴定出1718个与肝毒性相关的靶点。这些靶点随后与CTD、SwissTargetPrediction和SEA数据库预测的潜在DBP靶点进行了整合。转换成UniProt标识符后（得到6549个靶点），发现了747个重叠靶点。这747个重叠靶基因被导入STRING数据库，形成的网络包含605个

讨论

作为一种全球普遍存在的增塑剂，DBP因其环境持久性和生物累积性而对生态系统和人类健康构成威胁（Zhang等人，2021年；Hou等人，2025年）。尽管先前的研究已经阐明了DBP对生殖系统、神经系统和内分泌系统的毒性作用，但其肝毒性仍不完全清楚（Gao等人，2025年；Rodrigues等人，2023年；Tao等人，2025b）。本研究表明，AhR介导的NRF2/HO-1信号通路在DBP的肝毒性中起作用

结论

本研究建立了一个从预测建模到实验验证的多维实验框架，以阐明调控DBP诱导肝毒性的网络。我们的结果表明，DBP通过铁死亡（一种新型的调控性细胞死亡）发挥肝毒性作用。重要的是，本研究首次建立了DBP介导的AhR信号通路激活与NRF2/HO-1通路之间的直接联系，明确了其上游机制

CRediT作者贡献声明

Xiangyang Wu：监督、资金获取、概念构思。Zixu Li：写作 – 审稿与编辑、初稿撰写、软件使用、资源获取、方法学设计、实验研究、概念构思。Liuqing Yang：写作 – 审稿与编辑。Guanghua Mao：监督、资金获取、概念构思。Ting Zhao：写作 – 审稿与编辑。Muge Xu：实验研究。Yahan Zhang：写作 – 审稿与编辑。Yao Chen：实验研究。Weiwei Feng：写作 – 审稿与编辑、实验研究

未引用参考文献

Arp等人，2024年。

利益冲突声明

作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究工作。

致谢

本工作得到了江苏大学应急管理学院的专项研究项目[KYC-10]、江苏大学的本科创新培训项目（X2025102990519）、镇江市药物疗效与健康风险评估重点实验室（SS2024006）、江苏省高等教育机构优先学术计划以及水处理技术与材料协同创新中心的支持。