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PFOS是什么?估计没接触过环境卫生学或化工相关专业的同学都不了解。
PFOS是一种化学物质,中文名叫“全氟辛烷磺酸”。
看起来虽然复杂,但在我们日常生活中,或许经常接触到它。
一些劣质的“不粘锅”有可能用它做涂层材料,但这是一种很有毒性的表面活性剂,在许多发达国家都被禁用了。
目前,有很多研究初步证实了PFOS的毒性作用,但仍有赖于更深入的研究。
以上,如果你拿到这样一个选题,需要参与一个PFOS毒理学相关的研究课题,应该怎么去做呢?
第一步肯定是要读文献。而且一定是要先慢后快,刚开始的时候,可能专业名词都说不清楚,但随着输入的信息越来越多,自然会越来越熟悉。
读文献的目的一方是熟悉这个领域,另一个方面就是要从已有的文献中发掘下一阶段的研究方向,
其实这就是一篇论文Introduction的意义。
以下是我们的一位小伙伴节选的一篇PFOS相关的文献,来体会一下Introduction的写作形式。
文献来源:Mahapatra A, Gupta P, Suman A, Ray SS, Malafaia G, Singh RK. Unraveling the mechanisms of perfluorooctanesulfonic acid-induced dopaminergic neurotoxicity and microglial activation in developing zebrafish. Sci Total Environ. 2023 Aug 20;887:164030. doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.164030. Epub 2023 May 10. PMID: 37172847.
全氟辛烷磺酸(Perfluorooctanoic acid,PFOS)是一类最具代表性的全氟烷基和多氟烷基化合物(PFSAs),如表1所示,属于环境持久性有机污染物(POPs)。针对全氟化污染物的科学研究,国际社会提出了《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》,明确将PFOS列为备选禁用黑名单,旨在保护人类健康和生存环境。
表1 全氟羧酸(PFCAs)和全氟磺酸(PFSAs)基团中的化合物
自20世纪50年代以来,PFOS作为最常用的全氟化学品之一,被广泛应用于各种消费品中,如消防泡沫、农药、家具、地毯、洗发水、食品包装、假牙清洁剂、涂层产品(不粘锅等)、热膜、口罩和许多其他工业用途(Khan et al., 2022)。
较高的热稳定性和化学稳定性使该化合物成为一种很好的添加剂,特别是在制造阻燃材料方面,应用于半电子、包装、防粘和金属加工领域(Ambaye et al., 2022)。
由于PFOS难以生物降解、水解和光降解,因而具有潜在毒性、生物蓄积性和持久性,且能够持续存在于环境介质中,在世界各地的空气、土壤、水、植物甚至人类血清中均能被检测到(Cousins et al., 2022)。
来自美国国家健康与营养调查数据库(the Nutritional Health and Examination Survey,NHANES)的流行病学证据表明,98%的血液样本中都能检测到PFOS,2000年平均血清浓度达到30.4ng/mL的峰值。这些结果和相关的流行病学研究证实了PFOS对人类健康的风险,特别是通过食物和饮用水接触PFOS的风险。
既往研究表明,暴露于PFOS与疫苗抗体反应下降、血脂异常、婴儿/胎儿生长减慢和肾癌之间存在关联,也有潜在的研究结果表明PFOS暴露与睾丸癌和乳腺癌、甲状腺异常、肝酶升高、妊娠期高血压和/或先兆 子痫以及溃疡性结肠炎之间存在关联。
越来越多的毒理学研究显示,PFOS暴露能够造成多种不良反应,如发育毒性,肝肾毒性、免疫毒性、生殖毒性、内分泌干扰、心血管毒性、神经毒性和致癌性等(Xu et al., 2020; Zhou et al., 2022)。
本文主要探讨了PFOS暴露(0、100、500和1000 mg/L)对受精后2-120小时斑马鱼胚胎发育和神经行为的影响。
通过测定死亡率、孵化率、畸形率等指标可以表明PFOS能够诱导浓度依赖性发育毒性,而且能够观察到自发运动(由尾部生长神经元触发)的频率明显降低,表明PFOS暴露可能导致斑马鱼胚胎运动神经元功能障碍。
作者为了进一步验证PFOS对斑马鱼胚胎神经通路的影响,对暴露后胚胎进行胚胎触发逃避反应实验,发现1000mg/L(最高浓度)组中,大多数胚胎无位移或位移最小,向1区(Ø5 mm)和2区移动(Ø10 mm)(如图1所示),而后脑是控制这部分行为的关键部位,这也是在自然界生存的关键。
通过吖啶橙(Acridine Orange, AO)染色发现,随着浓度增加,PFOS暴露脑部和心脏区域的凋亡细胞数量显著增加,qPCR结果也验证了这一发现,说明PFOS暴露后影响胚胎发育毒性伴随着细胞凋亡,而且是通过DNA损伤剂或环境污染物激活肿瘤抑制基因p53上调诱导程序性细胞死亡或凋亡。随后进行了尼罗红(Nile Red, NR)染色实验发现,相对于空白组,暴露组的脑小胶质细胞数量增加。进一步支持这个激增,还测定了神经炎症标志物(tnf-α,nf-κβ,il-1β和il-6)的转录水平和多巴胺能信号分子传导水平,观察到PFOS暴露组标志物水平呈显著上调趋势,PFOS可能通过影响神经递质稳态而导致发育中的大脑功能障碍。
综上所述,PFOS可能通过干扰神经递质释放、运动神经元发育和基因表达而引起发育性神经毒性。全氟辛烷磺酸也会破坏多巴胺信号系统,改变斑马鱼的神经传递和运动神经元反应,导致行为障碍,其潜在的过程可能与多巴胺生物合成和代谢的稳态有关。
越来越多的研究表明,PFOS已成为环境和人类健康领域亟须解决的问题,今后的研究需进一步探究PFOS器官/系统毒性作用靶点及作用机制,为PFOS危害评估及治疗提供科学依据,从而降低PFOS的暴露水平。
图1(A)120hpf斑马鱼幼鱼典型的触摸诱发逃避反应。(B)示意图显示了虚拟区域的划分(区域1:Ø5 mm,区域2:Ø10 mm,区域3:Ø15 mm,区域4:Ø20 mm)。(C)热图显示了不同浓度组幼鱼的活动区域。
参考文献:
Ambaye, T. G., Vaccari, M., Prasad, S., & Rtimi, S. (2022). Recent progress and challenges on the removal of per- and poly-fluoroalkyl substances (PFAS) from contaminated soil and water. Environ Sci Pollut Res Int, 29(39), 58405-58428. https://doi.org/10.1007/s11356-022-21513-2
Cousins, I. T., Johansson, J. H., Salter, M. E., Sha, B., & Scheringer, M. (2022). Outside the Safe Operating Space of a New Planetary Boundary for Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS). Environ Sci Technol, 56(16), 11172-11179.https://doi.org/10.1021/acs.est.2c02765
Khan, K., Younas, M., Zhou, Y., Sharif, H. M. A., Li, X., Yaseen, M., Ibrahim, S. M., Baninla, Y., Cao, X., & Lu, Y. (2022). First report of perfluoroalkyl acids (PFAAs) in the Indus Drainage System: Occurrence, source and environmental risk. Environ Res, 211, 113113. https://doi.org/10.1016/j.envres.2022.113113
Southerland, E., & Birnbaum, L. S. (2023). What Limits Will the World Health Organization Recommend for PFOS and PFOS in Drinking Water? Environ Sci Technol, 57(18), 7103-7105. https://doi.org/10.1021/acs.est.3c02260
Tewfik, E. L., Noisel, N., & Verner, M. A. (2023). Biomonitoring equivalents for perfluorooctanoic acid (PFOS) for the interpretation of biomonitoring data. Environ Int, 179, 108170.https://doi.org/10.1016/j.envint.2023.108170
Xu, Y., Fletcher, T., Pineda, D., Lindh, C. H., Nilsson, C., Glynn, A., Vogs, C., Norström, K., Lilja, K., Jakobsson, K., & Li, Y. (2020). Serum Half-Lives for Short- and Long-Chain Perfluoroalkyl Acids after Ceasing Exposure from Drinking Water Contaminated by Firefighting Foam. Environ Health Perspect, 128(7), 77004. https://doi.org/10.1289/ehp6785
Zhou, Y. T., Li, R., Li, S. H., Ma, X., Liu, L., Niu, D., & Duan, X. (2022). Perfluorooctanoic acid (PFOS) exposure affects early embryonic development and offspring oocyte quality via inducing mitochondrial dysfunction. Environ Int, 167, 107413.https://doi.org/10.1016/j.envint.2022.107413
转自:“量化研究方法”微信公众号
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