本研究由Jie Tang、Bo Hu、Huaping Zheng、Xiaolan Qian、Yi Zhang、Jia Zhu、Guangtao Xu、Deqing Chen、Xin Jin、Wanlu Li和通讯作者Long Xu共同完成，作者团队主要来自中国嘉兴市的多家医疗机构，包括嘉兴中医院病理科、嘉兴大学医学院免疫病理学系及法医与病理学实验室等。该研究于2021年发表在期刊《Ecotoxicology and Environmental Safety》（第221卷，文章编号112423），采用开放获取形式发布，遵循CC BY-NC-ND 4.0许可协议。

学术背景

研究聚焦于环境毒理学领域，重点关注多溴联苯醚（PBDEs）中的2,2′,4,4′-四溴联苯醚（BDE-47）对听觉系统的潜在毒性机制。BDE-47作为一种广泛使用的阻燃剂，可通过食物链进入人体，其神经毒性已有研究，但关于听觉损伤的机制尚不明确。研究团队基于以下科学问题展开：
1. 知识空白：既往研究多关注BDE-47的神经发育毒性，而其对耳蜗毛细胞（cochlear hair cells）的影响尚未被探索。
2. 病理关联：耳蜗毛细胞是听觉传导中最易受损的细胞，环境毒物（如重金属）已证实可导致其死亡，但BDE-47的作用路径未知。
3. 机制假设：基于芳香烃受体（Aryl Hydrocarbon Receptor, AHR）在环境毒素响应中的核心作用，团队推测BDE-47可能通过AHR介导的氧化应激（ROS）、NLRP3炎症小体及p38 MAPK通路诱发毛细胞坏死。

研究流程与方法

研究以小鼠耳蜗来源的HEI-OC1细胞系为模型，通过以下七步实验体系展开：

1. 细胞活力与剂量效应分析

• 方法：使用CCK-8试剂盒检测BDE-47（0-200 μM）在不同时间点（12-48小时）对细胞活力的影响，计算半数抑制浓度（IC50）。
  
• 结果：BDE-47呈时间-剂量依赖性抑制细胞活力，24小时IC50为76.19 μM。低浓度（<10 μM）暂未显著抑制，而高浓度（>100 μM）导致活力急剧下降（150 μM时抑制率达93.6%）。
  

2. 细胞周期阻滞检测

• 方法：流式细胞术分析细胞周期分布。
  
• 结果：BDE-47（50-150 μM）显著增加G1期细胞比例（从47.03%升至65.40%），S期细胞减少，提示G1期阻滞。
  

3. 细胞死亡模式鉴定

• 方法：Annexin V-FITC/PI双染结合LDH释放实验区分凋亡与坏死。
  
• 结果：BDE-47主要诱发坏死（150 μM时坏死率7.82%），ROS清除剂N-乙酰半胱氨酸（NAC）可显著缓解坏死及LDH释放。
  

4. ROS水平测定

• 方法：DCFH-DA荧光探针定量ROS，流式细胞术验证。
  
• 结果：BDE-47剂量依赖性增加ROS，NAC预处理可逆转此效应（如100 μM时ROS从96.2%降至63.9%）。
  

5. AHR及下游基因表达

• 方法：RT-PCR检测AHR及其调控的细胞色素P450（CYP1A1、CYP1B1、CYP2B）表达。
  
• 结果：BDE-47上调AHR但抑制CYP1A1/CYP1B1，AHR拮抗剂CH-223191可部分逆转此效应，证实AHR通路参与毒性响应。
  

6. 炎症小体及细胞因子分析

• 方法：RT-PCR检测NLRP3、caspase-1及炎症因子（IL-1β、IL-6、TNF-α等）。
  
• 结果：BDE-47激活NLRP3炎症小体，促炎因子（IL-1β、IL-6）上调，抗炎因子（IL-4、IL-10）亦升高，呈现复杂炎症调控网络。
  

7. p38 MAPK/NF-κB通路验证

• 方法：Western blot检测磷酸化MKK3/6、p38 MAPK及NF-κB蛋白水平。
  
• 结果：BDE-47显著激活p38 MAPK通路，磷酸化蛋白表达增加，提示该通路参与细胞死亡调控。
  

主要结果与逻辑关联

1. 剂量依赖性毒性：细胞活力实验确立BDE-47的毒性阈值，为后续机制研究提供浓度依据。
   
2. ROS-AHR轴的核心作用：ROS清除剂NAC可逆转坏死，证实氧化应激为关键媒介；AHR表达变化及其拮抗剂实验进一步锁定分子靶点。
   
3. 炎症与信号通路协同：NLRP3炎症小体激活与p38 MAPK通路共同加剧细胞损伤，形成“氧化应激-炎症-细胞死亡”级联反应。
   

结论与价值

1. 科学意义：首次揭示BDE-47通过AHR-ROS-NLRP3/p38 MAPK通路诱导耳蜗毛细胞坏死的机制，填补了该化合物听觉毒性的研究空白。
   
2. 应用价值：为环境污染物致听力损伤的预防提供新靶点（如AHR拮抗剂或抗氧化剂干预策略）。
   
3. 争议点启示：BDE-47对AHR的激活效应存在物种与细胞特异性，提示需进一步开展体内模型验证。
   

研究亮点

1. 创新性发现：首次将BDE-47的耳蜗毒性与其AHR激动剂特性关联，提出全新机制框架。
   
2. 方法学严谨性：结合多组学手段（流式细胞术、Western blot、RT-PCR）全面验证假说。
   
3. 环境相关性：实验浓度参考真实环境暴露水平（如室内灰尘中的BDE-47含量），增强结果外推性。
   

其他有价值内容

研究团队指出，未来需探索BDE-47与其他污染物的联合暴露效应，并呼吁关注低剂量长期暴露的潜在风险。此外，AHR通路在耳蜗中的生理功能仍需深入解析，以区分其“解毒”与“致病”双重角色。