摘要：全氟和多氟烷基物质（PFAS）被称为“永久化学物质”，它会在大脑中持续存在并改变基因表达，从而可能导致神经毒性。布法罗大学的一项研究确定了 11 个基因持续受到 PFAS 的影响，从而深入了解了它们的影响并指导了更安全的替代品。

全氟和多氟烷基物质（PFAS）被称为“永久化学物质”，它会在大脑中持续存在并改变基因表达，从而可能导致神经毒性。布法罗大学的一项研究确定了 11 个基因持续受到 PFAS 的影响，从而深入了解了它们的影响并指导了更安全的替代品。

布法罗大学的研究人员揭示了 PFAS 神经毒性作用的分子见解。

全氟和多氟烷基物质（PFAS）通常被称为“永远的化学物质”，因其在水、土壤甚至人脑中的持久性而闻名。

它们穿过血脑屏障并在脑组织中积聚的能力引起了人们的严重担忧，但其神经毒性作用的潜在机制仍然不太清楚。

布法罗大学研究人员最近进行的一项研究确定了 11 个基因，这些基因可能在揭示大脑如何应对这些广泛使用的、具有环境持久性的化学物质方面发挥关键作用。

研究发现，这些基因中的一些参与了对神经元健康至关重要的过程，无论测试的 PFAS 化合物类型如何，它们都会受到 PFAS 暴露的持续影响，表达量要么增加，要么减少。例如，所有化合物都会导致一个与神经元细胞存活相关的基因表达减少，而另一个与神经元细胞死亡相关的基因表达增加。

“我们的研究结果表明，这些基因可能成为未来检测和监测 PFAS 诱导的神经毒性的标记。”本文主要共同通讯作者、布法罗大学文理学院化学系 Marjorie E. Winkler 杰出教授 G. Ekin Atilla-Gokcumen 博士说道。

尽管如此，发表在《ACS 化学神经科学》上的这项研究还发现了数百种基因，它们的表达会根据测试的化合物而发生不同的变化。此外，PFAS 在细胞中的积累水平与其导致基因表达差异的程度之间没有相关性。

布法罗大学化学教授 G. Ekin Atilla-Gokcumen 和 Diana Aga 实验室领导的一项研究发现了一些有关全氟和多氟烷基物质（俗称“永久化学物质”）神经毒性作用的分子线索。图片来源：Meredith Forrest Kulwicki/布法罗大学

综合起来，这表明每种 PFAS 类型中不同的分子结构会驱动基因表达的变化。

“尽管 PFAS 具有某些共同的化学特性，但它们的形状和大小却各不相同，这导致其生物效应也各不相同。因此，了解我们自身的生物学如何对不同类型的 PFAS 作出反应具有重要的生物医学意义。”该研究的另一位共同通讯作者、纽约州立大学杰出教授、化学系 Henry M. Woodburn 主席兼 UB RENEW 研究所所长 Diana Aga 博士说道。

Atilla-Gokcumen 补充道：“根据链长或头基的不同，PFAS 对细胞的影响可能大不相同。我们不应该将它们视为一大类化合物，而应该将它们视为需要单独研究的化合物。”

其他作者包括生物科学系教授 Omer Gokcumen 博士。该研究得到了美国环境保护署 (EPA) 的支持。

PFAS 不会立即产生毒性。我们几乎每天都会接触到它们，包括通过饮用水和食品包装，但我们却没有注意到。

“因此，研究人员需要在细胞过程的更上游找到评估点，而不仅仅是细胞是生存还是死亡。”Atilla-Gokcumen 说。

研究团队决定重点研究 PFAS 如何影响类神经元细胞的基因表达，以及 PFAS 如何影响脂质（一种有助于构成细胞膜的分子）等重要功能。暴露于不同的 PFAS 24 小时会导致脂质发生适度但明显的变化，并导致 700 多个基因表达不同。

在所检测的六种 PFAS 中，全氟辛酸(PFOA) 的影响最为显著，这种物质曾广泛用于不粘锅，最近被美国环保署认定为有害物质。尽管 PFOA 的摄入量很小，但它改变了近 600 个基因的表达，而其他化合物改变的基因不超过 147 个。具体而言，PFOA 降低了与突触生长和神经功能有关的基因的表达。

总之，这六种化合物引起了涉及缺氧信号、氧化应激、蛋白质合成和氨基酸代谢的生物途径的变化，这些对于神经元的功能和发育都至关重要。

发现其中 11 个基因对所有 6 种化合物的表达方式或多或少相同。持续下调的基因之一是中脑星形胶质细胞衍生的神经营养因子，该因子对神经元细胞的存活至关重要，并且已被证明可以逆转大鼠神经退行性疾病的症状。持续上调的基因之一是硫氧还蛋白相互作用蛋白，该蛋白与神经元细胞死亡有关。

“这 11 个基因中的每一个都表现出对我们测试的所有 PFAS 的一致调控。这种统一的反应表明，它们可能成为评估 PFAS 暴露的有希望的标记，但需要进一步研究才能知道这些基因如何对其他类型的 PFAS 做出反应。”Atilla-Gokcumen 说。

尽管 PFAS 有害，但现实是尚未找到好的替代品。

这些化合物也许可以在食品包装等领域被取代，但它们在消防和半导体制造等领域的有效性可能需要长期持续。

这就是此类研究至关重要的原因，Atilla-Gokcumen 说道。大多数基因对不同化合物的反应各不相同，而且 PFAS 进入细胞的程度与它们引起的基因表达变化程度之间缺乏相关性，这凸显了每种化合物的独特性。

“如果我们了解了为什么某些 PFAS 比其他 PFAS 危害更大，我们就可以优先逐步淘汰危害最大的物质，同时寻找更安全的替代品。例如，人们正在探索短链 PFAS 等替代品，因为它们在环境中的持久性较差，在生物系统中的积累也较少。然而，它们的持久性降低可能会以牺牲某些应用中的有效性为代价，而且人们担心潜在的未知健康影响需要进一步研究。需要进一步研究以确保这些替代品在特定应用中真正更安全、更有效，”Atilla-Gokcumen 解释说：“这项研究是实现这一目标的重要一步。”

参考文献：Logan Running、Judith R. Cristobal、Charikleia Karageorgiou、Michelle Camdzic、John Michael N. Aguilar、Omer Gokcumen、Diana S. Aga 和 G. Ekin Atilla-Gokcumen 撰写的“通过转录组学和脂质组学分析研究 PFAS 对分化神经元细胞的神经毒性作用机制”，2024 年 11 月 27 日，ACS Chemical Neuroscience。DOI：10.1021/acschemneuro.4c00652

来源：康嘉年華