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六溴环十二烷（Hexabromocyclododecanes，HBCDs）作为一种添加型阻燃剂，由于其良好的阻燃性能，被广泛地应用于聚苯乙烯泡沫、室内装潢纺织品、电缆线、橡胶粘合剂和电子产品等领域，是目前国际上生产和使用量最大的三类溴代阻燃剂（TBBPA、PBDEs和HBCDs）之一。HBCDs的使用量大、残留期长、在环境中的检出率高，具有一定的生物毒性，并且逐渐显露出持久性、生物蓄积性、长距离迁移性等持久性有机污染物（POPs）特点。目前已在多种环境介质（如空气、水、土壤以及底泥）、动物体（鱼类、鸟类、哺乳类）及人体样本（母乳、血液及脂肪组织）中检测到HBCDs的存在，其含量有逐渐增加的趋势，对环境及人体健康逐渐构成了威胁。目前的研究数据显示，HBCDs的急性毒性较低，商品级的HBCDs在低于水溶解度的条件下，不会对动物（尤其是高等哺乳动物）产生急性毒性。较长时间的HBCDs暴露会对机体的神经系统、内分泌系统、生殖发育系统等造成不同程度的慢性危害。用放射性同位素14C标记的HBCDs饲喂大鼠，结果显示肝脏是HBCDs最主要的靶器官。以往的毒理学研究所采用的HBCDs浓度一般是人类实际接触浓度的数百、数千甚至数万倍，不能真实地评价其环境暴露水平的生物学效应。本论文采用体外实验，控制HBCDs暴露浓度接近环境浓度范围，研究HBCDs对正常人胚肝细胞（L02）的毒性效应及其潜在的分子机制，明确低剂量HBCDs暴露对人体所产生的生物学效应，并进一步分析探讨HBCDs与肝癌发生、发展之间的关系。首先，我们将L02细胞暴露于不同剂量的HBCDs（10-14M-100μM）中，分别通过CCK-8检测、TUNEL检测、氧化应激检测、彗星实验、线粒体膜电位检测、Ca2+特异性荧光探针的方法，系统地研究HBCDs在全剂量范围内对细胞生长、细胞凋亡、胞内ROS水平、DNA损伤、线粒体损伤、胞内Ca2+浓度等生物效应的影响，并通过免疫印迹检测增殖相关基因PCNA和凋亡相关基因Apaf-1的蛋白表达水平，进一步明确低剂量HBCDs对L02细胞增殖与细胞凋亡的影响，确定剂量效应及时间效应关系，初步确定无毒性效应剂量范围。然后在确定的剂量范围内，以细胞生长与氧化应激为切入点，以PI3K/Akt通路与Nrf2-ARE通路为主线，通过免疫印迹检测关键信号分子的表达及磷酸化水平，辅佐以免疫荧光与EMSA实验对Nrf2的核转位及其转录活性进行检测，并进一步利用RNA干扰与PI3K抑制剂研究低剂量HBCDs对细胞增殖及氧化应激的调控机制。实验结果显示，高剂量HBCDs暴露（≥20μM）对L02细胞存在急性毒性效应，主要表现在抑制细胞生长，诱导细胞凋亡和DNA损伤的发生。另外，高剂量HBCDs诱导的超负荷的胞内ROS以及Ca2+水平的增加都可以归因于Apaf-1所介导的线粒体凋亡。然而，HBCDs在低剂量下（<10nM）不会诱导细胞死亡、细胞凋亡、DNA损伤及线粒体损伤的发生，但可以刺激L02细胞的生长，诱导细胞中活性氧自由基（ROS）水平的升高，同时促进细胞增殖核抗原（PCNA）高表达。因此，我们首先确定低剂量HBCDs（10-13-10-9M）为无毒性效应剂量区间。在专注于环境相关剂量（低剂量）HBCDs暴露水平的生物效应及其潜在的分子机制上，我们研究发现，低剂量HBCDs可以通过PI3K靶基因Akt蛋白上Ser473位点的磷酸化作用激活PI3K/Akt信号通路，调控Nrf2-ARE抗氧化通路的激活，主要表现在Nrf2表达升高并促进核转位，进而诱导ARE介导的下游抗氧化蛋白HO-1的表达，在此过程中，ROS作为第二信使起着重要的调控作用。另外，我们的结果还表明，细胞经低剂量HBCDs（≤1nM）预染毒之后可以明显减缓后期高剂量HBCDs（≥20μM）诱导的细胞死亡、氧化应激效应与DNA损伤。因此，低剂量HBCDs很可能通过激活PI3K/Akt信号通路与核转录因子Nrf2启动L02细胞的抗氧化保护作用，从而维持胞内氧化还原自稳态以保证自身的生长及增殖。然而，另一方面，已有研究证实PI3K/Akt通路在许多肿瘤细胞中均呈现持续激活状态，可以促进肿瘤的恶性转化、侵袭、转移。Nrf2的细胞抗氧化解毒功能亦会引起体细胞的突变，介导肿瘤的形成。因此，HBCDs慢性低剂量暴露很可能会通过氧化应激效应介导PI3K/Akt与Nrf2-ARE通路的持续的、微弱的上调，使正常肝细胞诱发突变，从而导致/促进肿瘤的发生与发展。