三氯卡班(Triclocarban,TCC)是一种含氯芳香族广谱抗菌剂,广泛应用于牙膏、洗涤液、个人护理品等日用化学品中。抗菌剂的大量使用导致全球生态系统中TCC广泛存在,甚至在人体组织及体液中也频繁地被检出。TCC对环境和人类健康产生的潜在威胁引起了人们广泛关注。由于制造商无法提供TCC对消费者健康影响的安全、有效性数据,美国食品和药物管理局(FDA)于2016年9月正式禁止了 TCC用于非处方洗护产品。但是我国市场还大量存在含有TCC的牙膏、肥皂和沐浴露等个人护理品,且TCC长期使用的危害性及毒性分子机制尚不清楚。本文旨在研究不同剂量TCC长期暴露的毒性效应及分子机制,以期对TCC的环境健康效应有更深入的认识,为抗菌剂的合理应用提供基础数据。本研究工作考虑到实际生活中环境和人体的TCC暴露水平,我们选择了低(50μg/kg)中(20mg/kg)高(100mg/kg)三种不同剂量TCC,分别模拟低于、相当于及高于环境暴露水平,通过灌胃给药的方式长期暴露于SD大鼠。综合利用基于NMR、GC/LC-MS的非靶向和靶向代谢组学技术及分子生物学手段,从代谢角度,在动物水平上对TCC长期暴露的毒性效应分子机制进行研究,并从体外细胞水平及分子水平进一步探究了 TCC的毒性机理。在大鼠体内实验中,通过结合血生化检测、组织病理学评估及非靶向1H NMR代谢轮廓分析发现,TCC长期暴露影响了大鼠的脂质稳态,尤其是低剂量TCC长期暴露引起了肝脏的脂质显著增加并诱发了早期非酒精性脂肪肝(Nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)。进一步利用靶向代谢组学(LC/GC-MS)及生物测定的分析技术对机体脂质代谢,如脂肪酸、神经酰胺、磷脂、甘油三酯等脂质分别进行靶向性定量分析,研究发现低剂量TCC暴露引起了脂质的普遍升高,而中剂量和高剂量TCC暴露则只诱导了几类脂质特别是毒性脂质如C16:0脂肪酸和神经酰胺的变化,荧光定量基因表达(QPCR)分析发现这些脂质合成酶基因在mRNA表达水平显著上调。同时,随着TCC暴露剂量的增加,非折叠蛋白反应信号通路的ATF6被激活而XBP1蛋白被抑制则表明内质网的稳态调节系统受到了破坏。作为TCC暴露的作用靶点蛋白及其下游的关键基因,肝脏多环芳烃核受体(AHR)及单加氧酶P450酶系Cyp1a1及Cyp1b1明显被TCC诱导且呈现剂量依赖性,即TCC剂量越高毒性越强,并且血清中炎症因子水平也随着TCC暴露剂量的增加而显著升高。此外,TCC暴露还影响了大鼠肠道菌群的组成,尤其是低剂量TCC引起了短链脂肪酸的显著上调,表明低剂量TCC促进肠道微生物发酵,为机体提供更多的额外能量,进而导致肝脂代谢紊乱。综上,低剂量TCC长期暴露诱导大鼠脂质代谢紊乱,而相对的中、高剂量长期暴露体现出更强的毒性效应,有向肝炎等代谢性疾病方向发展的风险。为了进一步研究TCC诱导脂质代谢紊乱的分子机制,我们采用TCC体外细胞暴露实验以及1H NMR非靶向代谢和LC/GC-MS的靶向代谢分析手段与分子生物学技术相结合的方法,详细研究了 TCC(1-5μM)暴露对肝细胞(L02)和脂肪细胞(3T3L1)的代谢影响。研究结果发现TCC暴露能够剂量依赖性地促进3T3L1脂肪细胞的分化。TCC暴露导致了脂肪生成的关键标志基因Fasn、Srebp1和Ap2的mRNA表达水平也显著上调,其分化过程中的脂类包括甘油三酯(TG)和脂肪酸显著积累。此外,在TCC诱导的细胞分化过程中,ATF4、XBP1非折叠蛋白反应信号通路被显著激活引起了内质网应激。而对于人肝细胞L02,从1H NMR非靶向代谢轮廓发现TCC暴露引起的L02代谢变化呈现出时间依赖性和剂量依赖性,TCC暴露12 h剂量依赖性地降低了谷胱甘肽及胆碱的含量,导致肝细胞氧化应激;当暴露时间持续到24 h时,TCC引起肝细胞脂质代谢的显著改变,包括TG、神经酰胺和饱和脂肪酸C16:0的显著上调,并激活肝细胞内质网ATF4和ATF6信号通路,显著抑制了 XBP1的表达从而干扰了内质网稳态。此外,对比这两种不同的细胞系,神经酰胺的代谢变化趋势相反,表明神经酰胺作为信号分子可能参与了细胞分化过程,需要进一步深入研究。综上,本研究从细胞、组织、动物体液等角度全面分析揭示了 TCC暴露导致脂代谢异常的分子机制,深入探讨了 TCC长期暴露诱发代谢性疾病的可能原因,为评估环境污染物的健康危害效应提供基础数据和新思路。