四溴双酚A植物糖苷缀合物的形成及其逆转化机制

Tetrabromobisphenol A (TBBPA) is one of the most widely used brominated flame retardant, and is ubiquitous in the environment. In the process of plant uptake and metabolism of TBBPA, the hydroxyl group of TBBPA may easily bond with endogenous sugar and produce glycoside conjugates; such conjugates, if ingested through dietary uptake, may be hydrolyzed by enzymes and acid, again forming the parent TBBPA. The primary objective of this study is to characterize the formation of TBBPA glycoside conjugates in plant matrices and its hydrolysis to produce TBBPA under simulated human digestive conditions. Specifically, we aim to 1) establish the method of sample preparation and qualitative/quantitative analysis of unknown TBBPA metabolites by using LC-MS/MS and ICP-MS; 2) evaluate the metabolism kinetics in plant cells and identify and isolate its metabolites; 3) measure the uptake and metabolism of TBBPA in whole plants, understand influencing factors and analyze the produced metabolites, especially the formation and accumulation of glycoside conjugates; and 4) explore the bioactivation of TBBPA glycoside conjugates in a simulated gastrointestinal environment, including the influence of acid and enzymes, and the yield of parent TBBPA. Results from this project will likely establish plant TBBPA glycoside conjugates as an additional source of TBBPA exposure to humans, and may stimulate further research on this and similar environmental contaminants in improving their risk assessment.

四溴双酚A是使用最广泛、且在环境中普遍存在的溴代阻燃剂之一。TBBPA在植物吸收和代谢过程中，其羟基能与植物内的糖类结合形成糖苷缀合物；缀合物随蔬菜被人体摄入后在酸和酶作用下能重新分解为母体TBBPA。本课题旨在探究TBBPA植物糖苷缀合物的生成和逆转化，揭示由忽视缀合物而导致污染物实际暴露浓度的低估。拟开展以下研究：1）利用LC-MS/MS和ICP-MS，建立TBBPA未知代谢产物的前处理、定性和定量分析方法； 2）研究TBBPA在植物细胞中的代谢动力学，分离并收集其代谢产物；3）研究TBBPA在活体植物上的吸收和代谢，探索影响因素并定量分析代谢产物的生成，特别是糖苷缀合物的形成；4）探索TBBPA缀合物在模拟胃酸和肠酶作用下的分解机制，计算缀合物分解对人体摄入母体量的贡献。本课题将揭示植物中糖苷缀合物逆转化这一新的暴露风险，为更全面评价类似污染物的环境和人体健康风险提供新的参考依据。

四溴双酚A是使用最广泛、且在环境中普遍存在的溴代阻燃剂之一。环境中与之结构类似的卤代酚也种类繁多，例如溴酚、氯酚。类似TBBPA的卤代酚在植物体系中的归趋是不清楚的，例如它们的吸收、转运、转化与代谢过程。吸收和代谢过程中，其羟基能与植物内的糖类结合形成糖苷缀合物；缀合物随蔬菜被人体摄入后在酸和酶作用下能重新分解为母体TBBPA。本课题旨在探究TBBPA植物糖苷缀合物的生成和逆转化，揭示由忽视缀合物而导致污染物实际暴露浓度的低估。.本项目的主要研究结果有：1）胡萝卜等可直接生食植物容易吸收TBBPA，且在根中累积风险远高于茎叶；2）植株和细胞代谢实验证实，TBBPA的吸收过程中，同时发生代谢，一部分污染物质转化为糖苷缀合物，成为污染物的隐藏方式；3）胃肠模拟实验证实了胡萝卜等可直接食用蔬菜中的TBBPA糖苷在进入人体胃肠道后，在酸和酶的作用下，会重新分解为母体；4）通过有机合成制备了TBBPA糖苷，成功定量了TBBPA在细胞上代谢为TBBPA单糖苷的含量，得到生成动力学；5）完成了2,4-二溴酚、五氯酚等与TBBPA结构类似的卤代酚的植物吸收与代谢实验，进一步验证了糖苷化及其拟转化过程。