摘要

研究人员发现，全氟和多氟烷基物质（PFAS）会改变类脑细胞中特定基因的表达，可能导致神经毒性。在测试的六种化合物中，全氟辛酸（PFOA）引起的变化最为显著，下调了对神经元存活至关重要的基因，同时上调了与细胞死亡相关的基因。

尽管PFAS具有共同的化学特性，但其生物效应差异巨大，因此单独研究每种化合物至关重要。这些发现可能有助于识别PFAS暴露的遗传标记，并优先淘汰有害化合物，选择更安全的替代品。

关键发现

• 基因表达影响：PFAS暴露改变了700多个基因的表达，影响神经元功能。

• 最具危害的化合物：PFOA显著影响与突触生长和神经元存活相关的基因。

• 标记基因识别：11个基因对所有六种测试的PFAS均有一致反应，可作为暴露标记。

研究背景

PFAS因其在水、土壤甚至人脑中的持久性而被称为“永久化学物质”。其能够穿过血脑屏障并在脑组织中积累的特性使其尤为令人担忧，但其神经毒性的潜在机制仍需进一步研究。

为此，布法罗大学的一项新研究确定了11个基因，这些基因可能成为理解大脑对这些普遍存在的化学物质反应的关键。这些基因中，一些涉及神经元健康的关键过程，被发现无论测试的PFAS类型如何，其表达均受到一致影响。

研究方法

研究团队聚焦于PFAS如何影响类神经元细胞的基因表达以及脂质（构成细胞膜的重要分子）的变化。研究测试了六种PFAS化合物，发现暴露24小时后，脂质和700多个基因的表达发生了显著变化。

主要发现

1. PFOA的影响：在测试的六种PFAS中，PFOA的影响最大。尽管其细胞摄取量较小，但PFOA改变了近600个基因的表达，远超其他化合物。PFOA下调了与突触生长和神经功能相关的基因。

2. 基因表达一致性：11个基因对所有六种PFAS均表现出相同的表达模式。其中一个被一致下调的基因是中脑星形胶质细胞源性神经营养因子（MANF），该基因对神经元细胞的存活至关重要，并已被证明可以逆转大鼠神经退行性疾病的症状。另一个被一致上调的基因是硫氧还蛋白相互作用蛋白（TXNIP），该基因与神经元细胞死亡相关。

3. 生物通路影响：六种化合物共同影响了与缺氧信号、氧化应激、蛋白质合成和氨基酸代谢相关的生物通路，这些通路对神经元功能和发育至关重要。

研究意义

• 暴露标记：这些基因可能成为未来检测和监测PFAS诱导神经毒性的标记。

• 化合物差异性：尽管PFAS具有共同的化学特性，但其分子结构的差异导致其生物效应不同，因此需要单独研究每种化合物。

• 替代品研究：研究结果有助于优先淘汰最具危害的PFAS，并寻找更安全的替代品。

未来方向

研究团队计划进一步扩展研究，探索短链PFAS等替代品的环境持久性和潜在健康影响，以确保其安全性和有效性。

结论

这项研究为理解PFAS的神经毒性机制迈出了重要一步，并为未来开发更安全的替代品和制定相关政策提供了科学依据。

来源：布法罗大学
作者：Tom Dinki
研究发表：ACS Chemical Neuroscience
开放获取：Marjorie E. Winkler等，“通过转录组学和脂质组学分析研究PFAS在分化神经元细胞中的神经毒性机制”