低剂量及复合个人护理品暴露的分子防御干扰效应和早期预警研究

It is the critical key issue in the field of molecular toxicology to identify the adverse effects of low-dose (or environmental relevant concentration) and joint exposure of the emerging contaminants. The idea of project is based on the groups strong previous studies and research data, the cutting edge development in cell and molecular biology and the advantage of the mega science device. The project is to investigate the adverse ecological and health effects of mode organism and human cell exposed to low-dose (or environmental relevant concentration) and mixtures of personal care products, thru the sensitive molecular efflux transporter pathway, which including cell efflux function,relevant protein activity and gene expression, etc. On the other hand, synchron radiation technology will be introduced to study the morphology, physiological behaviors and element distributions of the selected organism and human cell line in the micro scale, to disclose the early warning signals and molecular mechanisms of low dose exposure. This project will provide the important scientific information for the ecological and health risk assessment of personal care products. By the systematic studies of the molecular efflux defense pathway, it indicates a new clue and entry point to understand the mechanisms of joint exposures effects, hormesis and adaptive response in terms of low dose exposure. In addition, it helps to establish innovation sources and breakthrough in the field of molecular toxicology by introducing the technology of synchron radiation.

识别新生污染物低剂量/环境相关浓度和复合暴露的生态毒性和健康效应是相关领域迫切需要解决的关键科学问题之一。本项目结合前期研究积累和实验数据，跟踪细胞生物学和分子生物学的最新动态以及大科学装置提供的前所未有的机遇，从生物体敏感的分子防御多耐药通路，研究个人护理品成分（有机紫外防晒剂和有机硅氧烷）低剂量以及复合污染暴露时，对模式生物和人体细胞分子防御功能、转运子蛋白以及相关基因水平的影响；并利用同步辐射技术，从微观角度检测细胞形态结构、行为生理、元素分布变化，探索目标物低剂量暴露效应的早期预警信号和分子机制。本项目将为个人护理品生态风险和健康风险评价提供重要科学数据；分子防御通路的研究也为揭示污染物复合暴露效应、低剂量毒物兴奋效应（Hormesis）和适应性反应（Adaptive response）的作用机制提供新的思路和切入点；而同步辐射技术的引入，有助于促进分子毒理学领域的源头创新和突破。

个人护理品随着人们的日常使用，源源不断地排入环境中，成为一类新兴污染物，在地表水中的浓度已达到μg/L水平，但其对水生生物的生态毒性效应及作用机制尚不十分清楚。此外，这类化合物已在不同人群样本中被检出，而这类化合物对人体的分子毒性机制需要进一步探索。本项目分别以嗜热四膜虫和人胚肺成纤维细胞为模式生物和研究对象，以生长抑制、氧化应激、MXR系统、细胞微观结构、基因表达等为毒性终点指标，并借助计算机模拟技术，开展有机紫外防晒剂、抑菌剂、有机硅氧烷等PCPs对水生生物和人体毒性作用机制研究，形成以下结论：（1）有机紫外防晒剂BP-3、4-MBC和抑菌剂TCC、TCS对嗜热四膜虫具有生长抑制作用，但有机硅氧烷等物质没有明显抑制作用，进一步对比CA和IA对这四种化合物二元或三元联合毒性评价，发现CA模型更加适用于个人护理品类有机污染物的联合毒性预测；（2）环境相关浓度有机紫外防晒剂和有机硅氧烷能够诱导嗜热四膜虫产生氧化应激；（3）有机紫外防晒剂、三氯生和三氯卡班能够抑制嗜热四膜虫MXR功能及其相关基因ABCB15的表达，分子对接结果可能能够用于预测个人护理品对水生生物MXR功能影响的程度；（4）有机紫外防晒剂BP-3、4-MBC能够造成模式生物细胞膜损伤，这可能是其产生生长抑制作用的重要机制之一；（5）光谱分析和分子对接结果显示，有机紫外防晒剂能够与BSA结合，结合位点主要为Site II；（6）有机紫外防晒剂可诱导MRC-5细胞增殖，在其人体内暴露水平可导致内分泌相关基因和ABC家族基因表达变化。本项目研究丰富了对一些典型个人护理品成分生态与健康风险的认识，并为从分子层面探究其作用机制提供了新的思路。