生物化学家，物理学家团队观察抗菌TCS使线粒体变形

去杂货店购物对毒理学家来说是一件很有启发性的差事。

缅因州大学(University of Maine)分子与生物医学科学副教授朱莉·戈斯(Julie Gosse)扫描了超市的货架，寻找含有维生素c的产品三氯生(TCS)是一种合成抗菌剂。

自90年代以来，TCS已经出现在一系列的消费品中，包括洗面奶、牙膏、漱口水和洗手液。

多年来，Gosse一直在研究TCS，几十年来，TCS也被用作医院消毒工具，以降低感染风险。

在听了美国环境保护局科学家苏珊·理查森的一次演讲后，她对研究三氯生产生了兴趣，并注意到TCS的分子结构类似于有毒的环境污染物二恶英的分子结构。

2016年，美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration，简称fda)禁止三氯生出现在消费香皂、液体香皂和沐浴露中。当时，FDA要求生产商要么证明TCS比普通肥皂更有效地杀菌，要么在一年内将其从肥皂产品中去除。

这种抗菌剂很容易被皮肤和口腔内壁吸收，最近被发现对人类生育能力、发育、甲状腺功能和免疫有不利影响，并与哮喘发生率的增加有关。

然后，大约6个月前，FDA还宣布禁止在医疗环境中使用含有TCS的洗手液和消毒剂等产品。

但对于含有TCS的高露洁牙膏却没有这样的禁令。这是因为它被发现在治疗牙龈炎方面比不含它的牙膏更有效。

牙龈炎是一个重要的健康问题，因为它可以导致牙齿脱落。研究表明，导致牙周炎的细菌可以进入人的血液循环，损害心脏和肺部。

Gosse理解为什么牙龈炎患者会使用高露洁;她只是想让数百万没有牙龈炎的人知道使用这种产品可能存在的风险。

她说:“我们的工作就是尽我们最大的努力，让人们意识到这一点。”“作为科学家，我们传播我们的发现，公众、公司或政府决定他们应该做什么。”

三氯生也存在于某些不受FDA控制的“抗菌”产品中，如砧板和婴儿产品。

在各种研究中，Gosse及其同事对TCS有多项发现。在进行研究时，他们使用的TCS剂量与人们刷牙或用含抗菌物质的产品洗澡时接触到的剂量相对应。

一项发现是TCS是一种线粒体解耦器。也就是说，它对线粒体有毒，而线粒体是人类的能量来源细胞。当线粒体变形或关闭时，它们就不能产生细胞执行功能所需的能量——包括免疫防御。

乌梅因以外的一项研究发现，出生有缺陷婴儿的母亲TCS水平升高。另一项研究表明，线粒体功能障碍与猴子的认知能力下降有关。

Gosse检测出TCS的毒性是2,4-二硝基酚的30到60倍。2,4-二硝基酚是另一种解偶联剂，曾用于减肥药(和制造炸药)，在20世纪30年代末被禁止使用，因为它会导致死亡或严重的副作用。

在UMaine的最新研究中，研究小组试图确定TCS破坏线粒体功能和肥大细胞信号的机制。

为此，戈斯和她的博士生丽莎与物理学教授萨姆·赫斯和他的博士生安德鲁·尼尔森合作。

赫斯发明了一种荧光光激活定位显微镜(FPALM)技术，使研究人员能够实时见证活细胞线粒体中三氯生的变形。

线粒体通常呈拉长的卵形。TCS要么使线粒体从椭圆形变形为甜甜圈形状，要么在几分钟内破坏能量发电站。

Gosse仔细研究了会议记录和出版物，认为UMaine团队是第一个在毒理学领域使用超分辨率显微镜的团队。

根据显微镜下的发现，Gosse和她的团队确定了三氯生线粒体分裂的生化机制，包括产生破坏性的活性氧。

Gosse说，TCS还可以抑制细胞的细胞骨架，这是活细胞细胞质中由蛋白丝和小管组成的微观网络。细胞骨架帮助细胞移动、运输货物，并执行许多其他对健康至关重要的任务。

当TCS抑制细胞骨架时，它会抑制肥大细胞的功能。肥大细胞是免疫和神经系统的一部分，当受到刺激时，它们会释放出在体内发挥多种作用的化学物质，包括抗菌防御、癌症，甚至情绪调节。

肥大细胞存在于大多数人体组织中，包括口腔内壁和皮肤，两者都能吸收TCS。所以,当肥大细胞如果受到抑制，就可能出现问题。

Gosse实验室还发现，在几种测试的细胞类型中，主要的人类皮肤细胞是受TCS伤害最大的细胞。

UMaine团队的最新发现发表在4月的一篇文章中“抗菌剂三氯生破坏线粒体结构，通过超分辨率显微镜发现，并通过钙调控抑制桅杆细胞信号”毒理学及应用药理学。

除了Gosse, Hess, Weatherly和Nelson，参与研究的乌梅因研究人员包括研究生Juyoung Shim和Andrew Hart，本科生Erik Gerson和Abigail Riitano;威尔·康奈尔医学院(Weill Cornell Medicine)的蒂莫西·瑞安(Timothy Ryan)和杰米·德·胡安-桑兹(Jaime de Juan-Sanz);和石溪大学的罗杰·谢尔。

资金由R15学术研究增强奖提供，该奖支持有价值的研究，并使本科生和研究生参与国立卫生研究院的实际研究。生物医学科学与工程研究生院的学生Weatherly得到了UMaine的Chase杰出研究助理奖学金和Michael J. Eckardt博士论文奖学金的支持。

由于Gosse和其他科学家进行的研究，人们对接触三氯生的后果有了更好的了解和了解。

得益于赫斯的FPALM技术，毒理学领域为理解化学物质对人类健康的影响提供了强有力的新工具。

不过，高斯说，三氯生只是人们经常接触到的大约8万种合成化学物质之一。许多长期影响还没有被研究过。

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