近日，河南师范大学大气污染防控与健康效应团队曹治国教授团队在环境领域著名期刊《Environment International》上发表了题为Photoinitiators and UV filters as triggers of oxidative stress damage: evidence from national monitoring to in vitro and in silico studies”的研究论文。本研究对来自中国31个省份的334对室内灰尘和尿液样本中的18类光引发剂（PIs）和19类紫外线过滤剂（UVFs）进行检测，系统分析其赋存特征和人体内外暴露水平；结合多元回归、WQS和BKMR等模型评估PIs和UVFs暴露与氧化应激生物标志物（OSBs）之间的关联，并通过体外细胞实验、分子对接和Western blot进一步验证其诱导氧化应激损伤的潜在机制，为认识PIs和UVFs的人体暴露特征及健康风险提供了重要依据。
图文摘要
引言
光引发剂（PIs）和紫外线过滤剂（UVFs）广泛应用于工业材料和日用消费品中，在使用和废弃过程中可持续释放进入室内灰尘、水体、沉积物等环境介质，并可能通过多种途径进入人体。已有研究表明，部分PIs和UVFs具有诱导氧化应激损伤的潜在风险，但目前相关研究多集中于小尺度区域调查或职业暴露场景，针对普通家庭环境中PIs和UVFs的全国尺度暴露数据仍较为有限。尤其是PIs和新型UVFs在人体尿液中的内暴露水平、室内灰尘外暴露与人体内负荷之间的关系仍不清楚。此外，现有关于PIs和UVFs与氧化应激之间关系的研究多关注单一污染物或少数氧化应激指标，缺乏从人群暴露监测、效应关联、细胞验证到分子机制解析的系统证据。为填补上述知识空白，本研究对中国31个省份334对配对室内灰尘和人体尿液样本中的18类PIs和19类UVFs进行定量分析，并结合7种尿液氧化应激生物标志物、多种统计模型、体外细胞实验、分子对接和Western blot分析，系统评估PIs和UVFs的内外暴露特征及其诱导氧化应激损伤的潜在机制。
图文导读
图1. 中国室内灰尘中PIs和UVFs的组成、空间分布及区域差异
PIs和UVFs在室内灰尘中广泛存在，PIs检出频率为16.2%–100%，∑18PIs浓度范围为56.6–37500 ng/g，中位浓度为559 ng/g；UVFs中∑19UVFs浓度范围为29.3–75900 ng/g，中位浓度为636 ng/g。组成上，PI-184是灰尘中占比最高的PIs单体；UVFs则以BEMT和EHT为主要贡献单体。空间分布上，城市灰尘中PIs和UVFs浓度显著高于农村，且与省级人均GDP呈显著正相关，说明区域发展水平和相关产品使用强度可能是影响室内暴露差异的重要因素。
图2. 中国普通人群尿液中PIs和UVFs的组成、空间分布及性别差异
尿液样本结果进一步表明，PIs和UVFs在中国普通人群中也具有普遍的内暴露特征。所有目标PIs和UVFs均可在尿液中检出，检出频率为7.9%–100%。尿液中∑18PIs浓度范围为0.35–99.4 ng/mL，中位浓度为15.7 ng/mL，其中PI-184占比较高；尿液中∑19UVFs浓度范围为0.21–3241 ng/mL，中位浓度为17.1 ng/mL，主要由TA-UVFs和BP-UVFs贡献。人群特征分析显示，女性尿液中PIs和UVFs浓度显著高于男性，可能与防晒产品、个人护理产品及美甲产品等使用频率较高有关。
图3. 基于WQS和BKMR模型的PIs/UVFs混合暴露与OSBs关联分析
基于配对样本的外暴露—内暴露分析显示，除TPO、BP-3、EHT、BEMT和UV-360等少数单体外，多数化合物在灰尘和尿液之间相关性较弱。这说明室内灰尘摄入并不能完全解释人体内暴露水平，饮食、吸入、皮肤接触和个人护理产品使用等途径可能共同参与。暴露量估算也显示，灰尘摄入对总暴露的贡献比例较低；但由于儿童体重较低、手口接触频率更高，其经灰尘摄入的单位体重暴露量明显高于成人，提示后续风险评估中仍需关注儿童等敏感人群。
为进一步识别PIs和UVFs暴露与氧化应激之间的关联，研究检测了7种尿液OSBs。结果显示，OSBs在尿液中广泛检出，检出频率为95.8%–100%，其中diY浓度最高。经性别、年龄、BMI和吸烟状况等协变量调整后，MLR模型发现多个PIs/UVFs单体与脂质过氧化、DNA损伤和RNA损伤相关指标呈显著正相关。WQS模型进一步识别出PI-184、BP、PI-651、BP-3和UV-360等主要贡献单体；BKMR模型显示，当PIs和UVFs混合暴露水平由中位数升高至较高分位时，OSBs总体呈上升趋势。
图4. PIs和UVFs混合暴露诱导HK-2细胞ROS和MDA变化水平
在人群统计关联的基础上，研究进一步选取PI-184、BP、PI-651、BP-3和UV-360作为代表性混合暴露单体开展HK-2细胞实验。结果显示，0.1、10和100 μM混合暴露12 h后，细胞活性由99.8%降至66.2%，呈剂量依赖性下降。DCFH-DA荧光染色显示，随暴露浓度升高，细胞内绿色荧光明显增强，提示ROS水平升高；同时，细胞MDA水平显著增加，说明PIs和UVFs混合暴露可诱导细胞氧化应激和脂质过氧化损伤。
图5. PIs和UVFs对Keap1/Nrf2/CAT抗氧化防御相关蛋白的潜在影响
为解析潜在分子机制，研究以Keap1、Nrf2和CAT为目标蛋白开展分子对接，并结合Western blot进行验证。分子对接结果显示，PI-184、BP、PI-651、BP-3和UV-360与Keap1、Nrf2和CAT均存在不同程度结合，结合能范围为−11.9至−4.5 kcal/mol，其中UV-360整体表现出较强结合能力。Western blot结果显示，混合暴露后Keap1、Nrf2和CAT表达发生改变：Keap1在中等剂量下升高而在高剂量下降低，Nrf2随暴露浓度升高而增强，CAT在处理组中整体升高。这些结果提示，PIs和UVFs可能通过影响Keap1–Nrf2–CAT抗氧化防御轴，参与氧化应激损伤过程。
小结
本研究基于中国31个省份334对配对室内灰尘和人体尿液样本，系统分析了PIs和UVFs的赋存特征、人体内外暴露联系及其氧化应激损伤效应。结果表明，PIs和UVFs在灰尘和尿液中普遍检出，且其尿液浓度与多种氧化应激生物标志物显著相关。进一步结合细胞实验、分子对接和Western blot分析，发现PI-184、BP、PI-651、BP-3和UV-360可能通过干扰Keap1/Nrf2/CAT相关抗氧化防御通路，引发ROS累积和氧化应激损伤。
回顾我们以往的研究，团队已围绕多类新污染物在环境和人体介质中的赋存特征、介质间关联及暴露途径开展了系统探索。在季铵化合物研究中，我们以13种环境和人体介质为研究对象，分析了QACs在不同介质中的污染水平和分布特征，探讨了多介质间的关联关系及人体暴露途径，为认识QACs在真实环境中的迁移、分布和人体暴露来源提供了新的证据（Journal of Hazardous Materials, 2025; 496: 139501）。在酚类化合物研究中，我们进一步聚焦BPs、NPs及mNPs，基于中国31个省份334对室内灰尘和尿液样本，揭示了其在室内环境和人体中的普遍存在，并发现BPs和NPs暴露与多种氧化应激生物标志物呈显著相关，其中BPS和OH-NP分别是BPs和NPs暴露所致氧化损伤的重要贡献单体（Environment International, 2026; 210: 110242）。
在上述研究基础上，本研究将关注对象拓展至PIs和UVFs这两类广泛应用于工业品和消费品中的新污染物，并进一步从单纯的暴露识别和效应关联，推进到细胞水平验证和分子机制解析。总体来看，团队系列研究逐步形成了从“多介质环境监测—人体内外暴露评估—健康效应关联—机制验证”的研究思路，不仅丰富了新污染物人体暴露与健康风险方面的数据积累，也为后续开展优先污染物筛查、健康风险评估以及风险管控提供了参考依据。
结论与意义
本研究证实我国普通人群普遍存在PIs与UVFs内外暴露，城市居民、女性与儿童属于高暴露敏感群体，PI-184、BP、PI-651、BP-3、UV-360是诱发氧化损伤的核心单体；这两类污染物可通过干扰Keap1-Nrf2-CAT抗氧化防御通路，造成机体活性氧蓄积，引发脂质、核酸氧化应激损伤。研究构建了覆盖全国人群环境监测、人体内暴露评估、健康效应关联与分子机制验证的完整证据链，填补了国内PIs和UVFs大范围人群暴露及损伤机制的数据空白，可为日化、印刷等行业污染物管控、室内新污染物风险防控、居民健康防护政策制定提供实测基础数据与分子理论支撑。
论文链接
Zhao L, Jia Y, Du Y, et al. Photoinitiators and UV filters as triggers of oxidative stress damage: evidence from national monitoring to in vitro and in silico studies. Environment International, 2026, 10.1016/j.envint.2026.110296
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