论文部分内容阅读
超过3000种全氟多氟烷基化合物(per-and polyfluoroalkyl substances,PFASs)已被投入全球市场,大量新型替代品的环境效应与健康风险仍然未知,为PFASs的监管带来了极大的挑战。前期研究发现人骨髓间充质干细胞(Human bone mesenchymal stem cells,hBMSCs)是全氟烷酸化合物的敏感靶细胞,因此本研究选用hBMSCs体外模型,研究几种典型替代品对hBMSCs干性的毒性效应和机制。目标化合物包括氯代多氟醚基磺酸(chlorinated polyfluorinated ether sulfonate,Cl-PFESA)以及六氟环氧丙烷二聚体(Hexafluoropropylene oxide dimer acid,HFPO-DA)和三聚体(hexafluoropropylene oxide trimer acid,HFPO-TA)。主要研究内容和结果包括:(1)利用加权基因共表达网络分析了全氟和多氟烷基化合物对人间充质干细胞的毒性靶点。结果表明,免疫调控和脂质代谢可能是全氟/多氟化合物作用于间充质干细胞的潜在靶点。与脂质代谢相关的DHCR24、SQLE和EBP基因可能是全氟/多氟化合物影响脂质代谢的敏感作用靶基因。(2)利用hBMSCs体外模型,通过与PFOS、PFHxS和PFOA对比,评估无细胞毒性浓度下Cl-PFESA对干细胞分子调控和细胞功能的影响。结果表明,Cl-PFESA对hBMSCs的影响与3种全氟烷酸(perfluoroalkylated acids,PFAAs)既存在共性也存在差异性。Cl-PFESA与3种PFAAs基因谱均显著相关,并且共同富集成骨分化过程。Cl-PFESA、PFOS和PFOA都可抑制hBMSCs干性标志物CD44的蛋白表达,提示三种化合物对hBMSCs干性的损伤作用。Cl-PFESA、全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonate,PFOS)和全氟己烷磺酸((Perfluorohexane sulfonic acid,PFHxS)均诱导hBMSCs钙瞬变,但Cl-PFESA的效应浓度更低,效应持续时间更长。在持续七天暴露于100 nM Cl-PFESA后成骨分化第7天,RUXN2的mRNA和蛋白水平均受到抑制。结果提示在分化前的敏感期,暴露于人体血清相关浓度的Cl-PFESA对hBMSCs的干性和分化功能有持续影响,并且与PFAAs相比其效应甚至更强。(3)探究了全氟醚基羧酸(perfluoroalkyl ether carboxylic acids,PFECAs)对人骨髓间充质干细胞干性的影响。结果表明,在无明显细胞毒性浓度HFPO-TA和HFPO-DA暴露下,hBMSCs干性标志物在基因表达和蛋白水平均显著下调。DAVID和IPA在HFPO-TA和HFPO-DA处理的hBMSCs测序结果中均显著富集出干细胞多能性和癌症发生相关信号通路,与干性标志物检测结果共同提示hBMSCs干性受损。而IPA上游分析识别上游调控子TP53可能为HFPO-DA和HFPO-DA潜在作用靶蛋白。最后hBMSCs成脂分化标志物脂肪滴的积累受到促进,提示HFPO-DA和HFPO-DA还可干扰hBMSCs的分化过程。本研究利用hBMSCs体外模型,结合比较转录组学分析揭示PFASs新型替代品对hBMSCs干性的影响,并对其潜在机制做出阐明,有助于建立该类化学物毒性预测和筛选的生物标志物,为其安全性评价和监管提供科学依据和新方法。