塩素化有機リン系難燃剤（Cl-OPFR）は、環境中や人間の生物学的標本中に高濃度で頻繁に検出されています。その結果、Cl-OPFRへの曝露に関連する毒性影響は、さらなる注意を必要としています。発がん性または非発がん性のリスクを単に評価するだけでなく、それ以上のことをすることが重要です（1）と、Cl-OPFRの潜在的な健康への悪影響と毒性メカニズムについて包括的な議論を行います。有害結果経路（AOP）の概念は、分子開始イベント（MIE）、重要なイベント（KE）、および有害結果（AO）で構成されており、重要なイベントとAOにつながる生物学的経路のメカニズムの理解を提供し、毒性リスク評価の有効性を高めます。最近の研究では、このフレームワークの実用性が確認されています（2）。本研究では、既存の毒性データを統合することで、AOP フレームワークを利用して Cl-OPFR の健康への影響とメカニズムを評価します。調査結果から、Cl-OPFR への曝露は多臓器毒性を引き起こす可能性があり、特に生殖の問題に重点が置かれていることが示唆されています。Cl-OPFRs-gene-phenotype-AO フレームワークや AOP-helpFinder などのツールを使用した分子調査により、ホルモンプロセスと生殖器系の発達に関連する主要な分子イベント (IGF1、BAX、AR、MTOR、および PPARG) が特定され、生殖毒性誘発の可能性が示されました。本研究は、Cl-OPFR に関連する毒性効果、生殖毒性、およびメカニズムの理解を深めます。
候補遺伝子、遺伝子オントロジー (GO) 用語、および Cl-OPFR に関連する経路 (トリス-(2-クロロエチル)-リン酸 (TCEP)、トリス-(1-クロロ-2-プロピル)-リン酸 (TCIPP)、およびトリス-(1,3-ジクロロプロピル)-リン酸 (TDCIPP) など) は、2023 年 2 月に「TCEP」、「TCIPP」、「TDCIPP」というキーワードを使用して、比較毒性ゲノミクス データベース (CTD、http://ctdbase.org) から特定されました。ターゲット遺伝子は、3 つ以上の相互作用を持つ遺伝子です。ターゲット表現型は、有意性閾値 P-3 の GO エンリッチメント解析から得られた表現型と CTD データベース内の関連表現型を重複させることによって決定されました。ターゲット表現型は、GO 用語の階層構造 (2）。この研究では、まずCl-OPFRへの曝露の結果として個人または集団に影響を与えるAOを特定し、生物学的重要性と表現型分類の両方を優先しました。次に、AOと強い相関関係を示した表現型が、潜在的な中間KEとして選択されました。さらに、これらのKEに関連する遺伝子は、AOPフレームワークを構築するためのMIEとして特定されました。MIEとKEを優先順位付けするために、Cytoscapeソフトウェア（バージョン3.9.1、米国マサチューセッツ州ボストン）を使用して、化学遺伝子表現型疾患フレームワークを開発しました。AOP-helpFinder（http://aop-helpfinder-v2.u-paris-sciences.fr/）を使用して、ストレス要因とAOP内のイベントを自動的に関連付ける関連知識を特定し、同時に潜在的な候補遺伝子を評価しました。評価は、Bradford Hillの因果関係の考慮、複合スコア、および信頼スコアに基づく証拠の重み（WoE）方法論を使用して、経済協力開発機構（OECD）ガイドラインに従って実施されました。 目的は、PubMed、Web of Science、AOP Wiki (https://aopwiki.org/) からの証拠を統合して信頼性を強化することでした。WoE 基準は、化学物質規制の実践における作用機序分析を組み込んだ、生物学的妥当性と経験的裏付けに主に焦点を当てています。生物学的妥当性はメカニズムの関係を強調し、経験的裏付けは実験データ、特に用量反応の一致に依存します。
Cl-OPFRは環境中に広く存在し、長期間にわたって残留する性質があるため、AOPフレームワークではCl-OPFRの有害な影響について広範囲に説明しました。これを示すフロー図は、 図1ACl-OPFRs効果を持つ相互作用遺伝子74個と共通表現型531個（483のGO用語と48の経路で構成）が特定された。これらの表現型は、GO祖先チャートに基づいて3つのレベルに分類された。特に、システムレベルでは、生殖毒性関連の表現型が全GO用語の43.59%を占め、次いで臓器の成長と発達が28.21%、運動系が7.69%、その他が続き、Cl-OPFRs曝露による潜在的な多系統毒性を示唆している（図1Bさらに、詳細な分析により、IL1B、BAX、BCL2などの遺伝子は生殖に関連する毒性経路内で高い頻度を示し、IGF1遺伝子はすべてのレベルで重要な因子であることが明らかになりました（補足表S1）。
図1。
AOP フレームワークの構築戦略。(A) AOP フレームワークの構築フロー図。(B) システム レベルでの GO 用語の割合。
略語: Cl-OPFRs = 塩素化有機リン系難燃剤、AOP = 有害転帰経路、GO = 有害転帰オントロジー、AO = 有害転帰。
生殖毒性表現型は特に一般的であったため、AOP フレームワークを確立するための AO として選択されました。生殖毒性用語は、テーマの類似性に基づいて、生物学的組織の 3 つのレベルにわたって 14 のカテゴリに分類されました (補足表 S2)。細胞レベルと細胞内レベルでは、主なカテゴリには、生物学的プロセスとホルモン刺激を含むホルモン関連の表現型、細胞増殖と細胞周期の調節に関連する細胞損傷に関連する表現型、および酸化ストレスが含まれていました。全身レベルでは、17 の生殖システム関連の表現型のうち、6 つは女性の生殖健康に特に関連していましたが、男性の生殖に関連するのは 2 つだけでした。この矛盾は、女性にとって Cl-OPFR による生殖毒性リスクが潜在的に高いことを示しています。 3つの組織レベルにまたがる相互接続された表現型がKEを構成し、これらの表現型と相互作用すると特定された74個の遺伝子がMIEとして指定され、AOPの基礎構造を形成しました（図2）。
図2.
Cl-OPFR 誘発性潜在的生殖毒性の AOP フレームワーク。
略語: AOP=有害転帰経路、Cl-OPFRs=塩素化有機リン系難燃剤、MIEs=分子開始イベント、KEs=重要イベント、AO=有害転帰、ROS=活性酸素種。
MIEとKEに優先順位を付けるには、74個の遺伝子と8個の表現型指標からなるデータセットを利用して、84個のノードと434個の接続からなるCl-OPFRs-遺伝子-表現型-AOネットワークを開発しました（図3A）。ネットワーク内の各遺伝子と表現型の関連性は、それらの接続数を集計することによって決定されました。AOP-helpFinder ツールは、PubChem を利用して、ストレス要因として特定された 3 つの Cl-OPFR の別名と、高い接続性のために遺伝子表現型ネットワーク解析で顕著に現れた 11 個の遺伝子をコンパイルしました。特に、遺伝子 IGF1、BAX、AR、MTOR、および PPARG は、Cl-OPFR 曝露との有意な関連性を示しました (補足表 S3)。その後、これらのコンポーネント間の階層的および生物学的相互作用を中心に構築された、生殖毒性における Cl-OPFR の推定役割を描写する AOP モデルを作成しました (図3B）。提案されたAOPモデルは、Cl-OPFRへの曝露により前述の5つのMIEの発現が阻害され、それが生物学的プロセスとホルモン媒介経路を乱し、潜在的に生殖発達を損ない、最終的に生殖毒性を引き起こすと仮定している。このAOPモデルの堅牢性を評価するために、OECDハンドブックに従ってWoE評価を実施し、AOP Wikiと関連文献を精査した。補足表S4とS5に示すように、KEの重要性とKE間の関係の妥当性は、生物学的妥当性や裏付けとなる実験研究や疫学的研究などの基準に基づいて、「中程度」から「高い」範囲内であると判断された。要約すると、提示されたAOPモデルは、比較的高い信頼性を特徴とする。
図3.
Cl-OPFRs-遺伝子-表現型-AO フレームワーク。緑の六角形ノードは Cl-OPFRs を表します。緑のダイヤモンド ノードは潜在的な生殖毒性を表します。丸いノードはターゲット遺伝子を表し、円の中心に近いほどフレームワークへの相対的な貢献を示します。青い長方形ノードはシステム表現型を表します。一方、オレンジ色の長方形ノードは細胞表現型を表し、赤い長方形ノードは細胞内表現型を表します。長方形のサイズはフレームワークへの影響の大きさを反映しています。CTD から抽出された合計 434 のリンク、および GO と KEGG のパスウェイ エンリッチメント解析結果が、ノード間のさまざまな接続として表示されます。
略語: Cl-OPFRs = 塩素化有機リン系難燃剤、CTD = 比較毒性ゲノミクス データベース、MIEs = 分子開始イベント、KEs = 主要イベント、GO = ゲンオントロジー、AO = 有害結果、ROS = 活性酸素種。
1717742244
#塩素化有機リン系難燃剤の潜在的な有害作用経路
2024-06-07 06:25:41