江西省科学院涂文清团队JHMPFOS替代

第一作者：黄晶

通讯作者：王启宇，涂文清

通讯单位：江西省科学院

论文DOI：10./j.jhazmat..

图文摘要

成果简介

近日，江西省科学院涂文清团队在环境领域知名期刊JournalofHazardousMaterials上发表了题为“DevelopmentaltoxicityofthenovelPFOSalternativeOBSindevelopingzebrafish:Anemphasisonciliadisruption”的研究论文，该研究对全氟化合物PFOS及其替代品OBS对斑马鱼的发育毒性进行了系统的研究工作。通过采用转录组学、免疫荧光、Westernblot和分子模拟等技术手段，建立了斑马鱼发育毒性与纤毛破坏之间的联系，提出了一种新的可能毒性作用机制，为OBS健康风险评估奠定了理论基础。

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全氟壬烯氧基苯磺酸钠（OBS）作为PFOS替代品被广泛用于消防灭火和石油开采等领域。OBS易于生物体中富集会对野生动物甚至人类构成潜在健康威胁。本研究以斑马鱼为模式动物，从孵化率、体轴形成、心血管发育以及神经行为四个方面评估了OBS的发育毒性效应并探讨了相关毒性分子机制。结果表明：OBS可引致PFOS类似的发育毒性表型，包括孵化延迟、体轴弯曲、神经行为抑制和心血管发育异常；PFOS和OBS通过结合纤毛分子马达蛋白干扰纤毛形成，引发纤毛功能障碍，进而引起发育毒性。

引言

全氟和多氟化合物（PFAS）在工业领域的大规模应用导致其在地表水和土壤中被广泛检出，并在野生动物和人体血液中富集，其中PFOS是检出率最高的PFAS之一。年，PFOS因其具有高度稳定性、生物积累性和生物毒性，被斯德哥尔摩公约列为持久性有机污染物，并限制生产与使用。由此，PFOS替代品需求量日益增加，OBS作为替代品之一近几年在中国市场逐步兴起，主要用于消防灭火和石油开采等领域。然而目前，关于OBS的健康风险评估较少，人们对OBS的生态风险认识不足。因此，阐明OBS对生物体的毒性效应及毒性机制具有十分重要的意义。

图文导读研究结果显示，OBS和PFOS均可引致斑马鱼幼鱼心包囊肿、体轴弯曲、体长变短以及孵化延迟等表型；此外，OBS还可导致心率降低（图1）。

图1：OBS与PFOS对斑马鱼胚胎/幼鱼发育毒性表型，包括形态表型（A），心率表型（B）和孵化率表型（C）。

神经行为方面，OBS可产生与PFOS类似的神经行为毒性表型，主要体现于运动距离减少、运动频率降低，活动范围缩小及神经递质多巴胺含量降低（图2）。OBS的神经行为毒性效应弱于同浓度PFOS的神经行为毒性。

图2：OBS与PFOS的比较神经行为毒性效应，包括游动距离（A）、运动频率（B）、活动范围（C）及神经递质多巴胺含量（D）。

血管发育方面，OBS和PFOS均可显著引发节间血管（ISV）退化和背主动脉血管（DA）增生；此外，OBS和PFOS还分别导致背侧纵向吻合血管（DLAV）及后主静脉血管（PCV）退化（图3）。

图3：OBS与PFOS的比较血管发育毒性效应

纤毛是斑马鱼发育过程中重要细胞器之一，在斑马鱼体轴形成、细胞周期调控、血管与神经发育中起着重要调节作用。诸多证据暗示纤毛可能作为关键因子介导了上述毒性的发生（请参考原文）。该研究利用转录组、纤毛免疫荧光成像、Westernblot及分子对接等技术手段进一步研究发现纤毛马达蛋白可能是OBS和PFOS发育毒性的潜在靶点，OBS和PFOS可能通过结合马达蛋白KIF3C/DYNC1LI1/DYNC1H1破坏纤毛发生从而引发神经及心血管等发育毒性（图4）。

图4：纤毛免疫荧光（A）及OBS/PFOS与马达蛋白分子对接（B）

总结

本研究比较了全氟化合物PFOS和其替代品OBS对斑马鱼的发育毒性效应，初步建立了其与纤毛破坏之相关性联系，主要结论如下：

1.OBS可导致斑马鱼孵化延迟、体轴弯曲、神经行为抑制和心血管发育异常；

2.OBS可产生与PFOS类似但较弱的发育毒性效应；

3.OBS和PFOS可能通过作用于纤毛马达蛋白，干扰纤毛发生引致发育毒性。

作者简介

通讯作者：王启宇，博士，年江西省科学院引进人才，江西省科学院助理研究员。博士阶段主要研究方向是“蛋白泛素化修饰在纤毛发生与解聚中作用机制研究”，现主要从事环境污染物的环境化学与生态毒理研究工作。近3年，于环境及细胞生物学领域主流期刊发表SCI论文5篇，其中以第一作者和通讯作者身份在JCellSci和JHazardMater发表SCI论文2篇。联系邮箱：ihbwangqiyu

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