《Journal of Hazardous Materials》：Triphenyl Phosphate Exposure at Physiologically/Environmentally Relevant Concentrations Promotes Malignant Progression of Breast Cancer: Insights from Metabolomics and Lipidomics
编辑推荐：
TPHP通过促进能量代谢重编程加速乳腺癌恶性进展的研究
作者：Dan Akang、Sun Ying、Ye Zhi、Lin Juan、Lin Zian、Cai Zongwei
中国福建省福州市福州大学化学学院，食品安全与生物学分析科学教育部重点实验室、福建省食品安全分析与检测技术重点实验室，邮编350108
摘要
三苯基磷酸酯（TPHP）是溴化阻燃剂的主要替代品之一，也是一种典型的环境内分泌干扰物。尽管先前的研究部分强调了TPHP的体外促肿瘤作用，但其在生理/环境相关浓度下对乳腺癌的影响却未得到充分关注。为了研究TPHP的促乳腺癌效应，本文建立了三维癌细胞球体模型和慢性小鼠暴露模型。通过球体生长分析、生物发光成像和多组学分析，阐明了TPHP诱导乳腺癌恶性进展的分子机制。结果表明，在生理/环境相关浓度下，TPHP可能通过增强癌细胞的能量供应和储存（甘油磷脂和甘油脂的生物合成、脂肪酸β-氧化以及三羧酸循环）来促进体外乳腺肿瘤细胞的生长（0.08和0.27 μM），以及小鼠体内乳腺肿瘤的增殖和转移（120.39 μg/kg/天）。观察到的代谢重编程与典型的癌症代谢Warburg表型不同。本研究为TPHP的致癌效应提供了有价值的见解，并为高风险人群的早期干预策略的制定和环境法规的制定提供了参考。
引言
三苯基磷酸酯（TPHP）作为溴化阻燃剂的主要替代品，被广泛用于各种工业和消费品中，包括塑料、电子产品和家具[1]。多项研究表明，空气中的TPHP浓度范围为2.42至1027 ng/m3，自来水中的浓度范围为0.16至36 ng/L，导致人类通过摄入、吸入和皮肤接触持续暴露[2]、[3]、[4]。生物监测研究进一步显示，母乳中的TPHP平均含量为1.92 ng/mL（中国，2021年）[5]，而电子行业工人的每日呼吸暴露量超过1 μg/kg（巴基斯坦，2017年）[6]，这凸显了工业化地区的职业风险。鉴于其普遍存在性和内分泌干扰潜力，美国环境保护署在2019年根据《有毒物质控制法》将TPHP列为高优先级评估物质，促使研究人员加强对其雌激素效应和相关健康风险的研究[7]、[8]。体外研究表明，TPHP可以直接与雌激素受体结合并调节细胞内信号传导，促进细胞分裂和增殖，从而增加癌症（如乳腺癌）的风险[8]、[9]。然而，关于TPHP在生理或环境相关剂量下的生理毒性和作用机制的研究仍然较少。这一知识空白严重影响了健康风险评估的准确性以及TPHP相关法规的制定。因此，建立结合体内和体外模型的暴露效应研究体系对于系统阐明其长期生理毒性和机制至关重要[9]。
乳腺癌（BC）是全球最常见的致命恶性肿瘤之一，转移是预后不良的关键因素[10]。在与BC发展相关的各种环境因素中，内分泌干扰化学物质已成为主要关注对象[11]、[12]、[13]。最近的研究表明，TPHP暴露可能促进BC的进展，但其分子机制尚未完全阐明[9]。在这种情况下，开发包括人体液体浓度下的3D细胞培养模型和环境相关剂量下的动物模型对于理解TPHP在现实世界暴露条件下的影响至关重要[9]、[14]、[15]。
由于成本效益高且操作方便，2D细胞培养被广泛用于研究各种污染物的毒理学效应，包括TPHP[16]。然而，它们在模拟复杂的体内组织微环境方面存在局限性，可能导致对环境污染物对肿瘤进展影响的评估不准确[16]、[17]。近年来，三维（3D）癌细胞球体（CCS）在癌症研究中受到重视，因为它们能更好地再现肿瘤组织中的空间结构、细胞相互作用和代谢特征[18]。3D模型已被证明能更准确地描述肿瘤细胞的行为，包括内部区域的酸化、增殖和侵袭——这些都是癌症转移的关键特征[15]、[18]。因此，与传统的2D单层培养相比，3D CCS在模拟环境致癌物对癌症发展的影响方面更为有效，这通过评估复杂的空间形态、细胞微环境和多组学特征等终点得到证实[19]。迄今为止，尚未有研究使用3D乳腺细胞模型来评估TPHP的内分泌干扰效应。我们之前的工作已经证明TPHP可促进小鼠乳腺癌的发展[20]，但TPHP暴露的剂量-效应关系及其在促进乳腺癌发展和转移中的机制仍需进一步探讨。因此，研究环境相关剂量下TPHP暴露对小鼠乳腺癌发展和转移的剂量-效应关系及其机制对于理解TPHP在哺乳动物中的内分泌干扰效应至关重要。
在这项研究中，建立了乳腺CCS（BCCS）和小鼠长期暴露模型，以模拟现实暴露条件下TPHP对乳腺癌发展的影响。通过荧光成像直观展示了TPHP诱导乳腺癌发展和转移的剂量-效应关系。此外，通过代谢组学和脂质组学分析阐明了TPHP促进乳腺癌进展和转移的分子机制。最后，使用酶联免疫吸附测定（ELISA）和氧化应激测定试剂盒进一步验证了这些结果。通过利用先进的3D细胞球体和体内模型，本研究为TPHP引起的内分泌干扰机制提供了新的见解，为制定该环境污染物的安全使用和管理法规提供了科学基础。
部分内容
乳腺癌细胞培养
人类乳腺癌细胞（MCF-7）在添加了10%胎牛血清（FBS）和1%青霉素-链霉素的Dulbecco改良Eagle培养基（DMEM）中培养。小鼠乳腺癌细胞（4T1-Luc）在添加了相同浓度FBS和抗生素的1640培养基中培养。所有细胞均在37°C、5% CO?的培养箱中培养。每隔2-3天更换培养基或进行传代，以保持细胞处于对数生长阶段。TPHP暴露后BCCS的增殖
在这项研究中，使用MCF-7乳腺癌细胞建立了3D细胞模型，以评估TPHP暴露对BCCS生长的影响。从第5天到第15天，BCCS暴露于不同浓度的TPHP（范围为0.01至2.9 μM）的完全DMEM中。随着培养时间的推移，细胞球体的面积逐渐增大，但在2.9 μM组中的生长速度较慢（图1A）。第15天时，BCCS的面积显著增大（p值分别为0.0417和0.0261）。结论
虽然已有报道指出，如有机磷酸酯和多溴联苯醚等内分泌干扰物（EDCs）可以促进乳腺肿瘤细胞的增殖或诱导小鼠乳腺癌的恶性进展[9]、[45]，但这些报道主要描述了EDCs暴露超过生理相关浓度和短期高剂量暴露时的生理毒性。然而，关于生理/环境相关浓度下暴露的影响
环境影响
关于三苯基磷酸酯（TPHP）暴露对乳腺癌的影响知之甚少。本研究填补了这一知识空白，并利用代谢组学和脂质组学探讨了相关机制。我们的结果表明，在生理/环境相关浓度下暴露于TPHP会促进乳腺癌的恶性进展。进一步的多组学分析显示，与经典的Warburg效应不同，TPHP主要增强了能量代谢和储存研究伦理批准
本研究已获得福建医科大学动物护理和使用委员会（IACUC）的研究伦理批准（批准编号：IACUC FJMU 2022-0736），如需可提供批准证明/证书。作者贡献声明
Akang Dan：撰写——初稿、方法学、概念构思。Zhi Ye：验证。Ying Sun：验证、调查。Lin Zi An：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、资金筹集。Juan Lin：验证。Zongwei Cai：资源提供、资金筹集。利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。致谢
本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号：22036001和22274021）的支持。
