氟苯并酚(Fluorene-9-bisphenol)诱导的内质网应激与SH-SY5Y细胞中的氧化应激、细胞凋亡和自噬过程密切相关

时间:2026年3月25日
来源:Toxicology

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BHPF抑制SH-SY5Y神经元细胞活力并诱导凋亡、自噬及氧化应激,ER应激抑制剂TUDCA可逆转上述效应,提示ER应激在BHPF神经毒性中起关键作用。

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王红岩|胡一荣|毕欣欣|李志成|兰晓云|张恒
中国浙江省绍兴市绍兴大学医学院基础医学系神经退行性与神经再生实验室

摘要

氟苯并酚-9-双酚(BHPF)作为双酚A(BPA)的替代品,被广泛用于制造聚酯聚合物,并作为合成塑料中的重要有机中间体。尽管文献中记录了BHPF的多种毒性作用,但其对神经元的影响、潜在的神经毒性及其背后的分子机制仍不清楚。在本研究中,我们发现BHPF(10, 25 µM)以剂量依赖的方式抑制了SH-SY5Y神经细胞的存活能力,增加了乳酸脱氢酶(LDH)的释放,并诱导了细胞死亡。BHPF暴露增加了细胞内活性氧(ROS)和线粒体活性氧(mtROS)的水平,降低了线粒体膜电位,减少了细胞色素C氧化酶亚基4(COX4)和线粒体蛋白1(MFN1)的表达,但上调了Bax、Caspase-3和Caspase-8,并引发了细胞凋亡。此外,BHPF处理导致细胞内酸性空泡的积累,并增加了自噬调节蛋白(包括Beclin-1、LC3II、ATG5和p62)的表达。而且,BHPF可触发内质网应激(ER stress),而内质网应激抑制剂牛磺脱氧胆酸(TUDCA)可以逆转BHPF引起的氧化应激、细胞凋亡和自噬。因此,我们的体外数据表明,内质网应激可能与BHPF暴露后神经细胞中的氧化应激、细胞凋亡和自噬有关。这些发现为理解神经细胞在BHPF相关退行性疾病中的潜在作用提供了初步见解。

引言

双酚A(BPA)是塑料中的主要添加剂,广泛用于生产食品容器。由于其环境和毒性影响,许多政府已限制其在食品容器中的使用(Huang等人,2025年;Jin等人,2022年;Liu等人,2026年;Peters等人,2024年;Xu等人,2025年)。因此,一系列BPA类似物被用作“更安全”的替代品(McLaughlin等人,2023年),并且逐渐在天然水中被检测到(Jin和Zhu,2016年)。氟苯并酚-9-双酚(BHPF)是BPA的常见替代品之一,广泛用于聚酯聚合物的合成,如聚碳酸酯(PC)、环氧树脂、聚酯和聚氨酯(Jiao等人,2020年)。BHPF被引入以生产“无双酚A”的塑料(Jiao等人,2019年)。一些研究表明,BHPF可以在天然水源中被检测到(Jin和Zhu,2016年),并且BHPF可以从商用塑料瓶释放到饮用水中(Zhang等人,2017年)。Zhang等人测量了100名使用塑料瓶装水的大学生的血清样本中的BHPF水平,其中7名志愿者体内检测到了BHPF(Zhang等人,2017年)。进一步的研究表明,BHPF暴露会损害斑马鱼的睡眠和清醒行为,并诱导类似焦虑或抑郁的行为(Mi等人,2019a;Mi等人,2019b)。BHPF暴露与多种疾病有关,如糖尿病、不孕症和神经发育障碍(McLaughlin等人,2023年)。此外,BHPF会通过损害斑马鱼的脂肪酸氧化来降低运动活动并诱导脂质代谢紊乱(Zhang等人,2022a)。因此,BHPF可能与神经元损伤有关。需要更多关注BHPF的神经毒性。
内质网(ER)是细胞中蛋白质合成和修饰处理的重要场所,参与线粒体调节、自噬和细胞凋亡。当细胞暴露于各种强烈刺激时,会启动一系列自我保护机制,包括内质网应激(ER stress)(Qi和Chen,2019年;Wang等人,2018年)。ER stress与多种疾病有关,包括糖尿病、中枢神经系统损伤和神经退行性疾病,如阿尔茨海默病(AD)(Ajoolabady等人,2022年;Oh等人,2024年;Palacios等人,2025年)。由于ER stress导致的错误折叠或未折叠蛋白质的积累会损害内质网,细胞会启动未折叠蛋白质反应(UPR)以维持蛋白质稳态;然而,持续的ER stress会触发细胞凋亡、自噬和氧化应激(Chen等人,2023年;Kapuy,2024年;Shiiba等人,2025年;Sims等人,2022年)。因此,ER stress在调节细胞命运中起着双重作用。自噬是一种主要的细胞内降解过程,针对胞质器官、长寿命蛋白质和错误折叠的蛋白质聚集体,对于维持细胞能量和代谢稳态至关重要(Kong等人,2018年)。营养缺乏、氧化应激和蛋白质聚集等刺激可以增强自噬,适当的自噬水平对正常的细胞生理功能至关重要(He和Klionsky,2009年;Moujalled等人,2021a)。此外,受损的内质网可以被自噬囊泡部分吞噬和降解,降解的内质网片段可以重新组装并恢复到正常状态(Qi和Chen,2019年)。
不同类型的细胞死亡及其相互作用导致神经细胞死亡,这是神经系统疾病的主要原因。氧化应激影响许多生理过程,低水平的活性氧(ROS)可以通过可逆地氧化信号成分来作为细胞信号调节剂(Lennicke和Cocheme,2021年;Scherz-Shouval和Elazar,2007年)。相反,有研究表明,缺乏NGF的交感神经元会积累线粒体ROS,导致线粒体内膜中的脂质过氧化和心磷脂水平降低(Kirkland等人,2002年;Li等人,2025年;Qi等人,2024年;Wang等人,2023年;Xiao等人,2024年)。这些事件随后通过自噬途径触发线粒体降解(Kirkland等人,2002年;Li等人,2025年;Qi等人,2024年;Wang等人,2023年;Xiao等人,2024年)。此外,ROS是ER stress通路激活的关键调节因子(He等人,2021年;Lennicke和Cocheme,2021年;Maingat等人,2011年)。ER stress是否介导BHPF对神经细胞的毒性尚不清楚。需要阐明ER stress、氧化应激、自噬和细胞凋亡之间的关系及其相互作用如何影响神经元功能。
在本研究中,我们使用SH-SY5Y神经细胞确定了BHPF暴露对ER stress、细胞存活能力、活性氧产生、细胞凋亡和自噬的影响。我们发现了新的证据,表明ER stress可能与BHPF引起的氧化应激、细胞凋亡和自噬有关。

化学品和试剂

氟苯并酚-9-双酚(BHPF,纯度≥98.0%,Sangon Biotech,A506417),吖啶橙(AO,Sigma-Aldrich,A9231),牛磺脱氧胆酸(Targetmol,T2532),细胞计数-8试剂盒(CCK-8,ApexBio,K1018),RIPA裂解缓冲液(Beyotime,P0013C),Hoechst 33342(Beyotime,C1028),AnnexinV/PI(Multisciences,70-AP101–100),JC-1(Beyotime,C2003S),2,7-二氯荧光素二乙酸酯(DCFDA,Beyotime,S0035S),Mitosox(Invitrogen,加利福尼亚州卡尔斯巴德),牛磺脱氧胆酸(TUDCA,TargetMol,T2532),LDH细胞毒性检测

BHPF诱导的SH-SY5Y细胞死亡与细胞凋亡相关

通过CCK-8检测观察到BHPF对SH-SY5Y细胞的细胞毒性作用。在BHPF处理24小时后,剂量为10 µM时,SH-SY5Y细胞的存活能力显著下降。当BHPF浓度增加到25 µM时,细胞毒性以剂量依赖的方式增加(图1A)。当细胞因细胞膜破坏而死亡时,LDH会从细胞质释放到培养基中。分析了LDH释放到培养基中的情况,结果

讨论

我们发现,BHPF暴露对人类神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞具有毒性作用,这是一种常用于体外神经生物学研究的神经细胞系,通过激活ER stress信号通路、增加ROS产生以及诱导细胞凋亡和自噬。抑制ER stress可能阻断BHPF引起的氧化应激、线粒体损伤、细胞凋亡和自噬。SH-SY5Y细胞模型仅部分再现了人脑的神经元和微环境。

结论

我们的研究结果表明,SH-SY5Y细胞暴露于BHPF会导致ER stress,伴随细胞凋亡、氧化应激和自噬的增加。使用ER stress抑制剂的治疗似乎至少部分减轻了BHPF引起的氧化应激、线粒体功能障碍、细胞凋亡和自噬(图9)。这项工作提供了有用的体外证据,表明BHPF可能在实验室条件下扰乱神经细胞的稳态。此外,ER stress、氧化应激

作者贡献

H.Z.和H.W.构思并设计了这项研究;H.W.、Y.R.H.、X.B.、Z.C.L.和X.Y.L.进行了所有实验;H.Z.、H.W.、Y.R.H.、X.B.、Z.C.L.和X.Y.L.处理并分析了所有数据;H.Z.和H.W.撰写了手稿。H.Z.对手稿进行了修订。所有作者都阅读并批准了手稿的发表。

资助

本研究得到了绍兴市科技计划项目(编号:2022A14025)、国家自然科学基金(编号:31800891)、绍兴大学-浙江大学联合研究基金项目(编号:2023LHLG003)、国家创新创业人才培养计划(编号:202510349023)和浙江省大学生科技创新计划(编号:S202510349024)的资助。

CRediT作者贡献声明

王红岩:撰写——原始草稿、验证、方法学、研究、正式分析、数据管理、概念化、可视化。胡一荣:验证、方法学、研究、正式分析、数据管理、可视化。毕欣欣:验证、方法学、研究、正式分析、数据管理、可视化。李志成:验证、方法学、研究、正式分析、数据管理、可视化。兰晓云:数据管理、研究、方法学

利益冲突声明

没有需要披露的利益冲突。

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