付俞賀，張曉溪

(桂林醫(yī)學院，廣西 桂林 541000)

0 引言

全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane Sulfonate，PFOS)是以8個碳原子為主鏈，其他所有的H原子都被F原子所取代，分子式為C8F17SO3，是全氟化合物(Perfluorinated Compounds，PFCS)中應用最廣泛也是最常見的代表物質，其C-F鍵無論是斷裂還是合成都需要比較高的能量，造就了PFOS很好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。因此，PFOS被廣泛應用到了各行各業(yè)中，如：不銹鋼鍋、防雨防油布料、航空、汽油、涂料、滅火劑等。而由于目前對其相關的廢物排放處理管控不夠重視，導致大量使用后的材料費渣被排入到了河流與土壤中，間接或直接的被人類和動物所吸收。盡管PFOS作為新型的持久性有機污染物被列入《斯德哥爾摩公約》[1]，但是在世界的眾多河流以及人體中都檢測到PFOS的存在，而且PFOS在人類體內需要5.4年才能代謝出去[2]，因此PFOS近幾年逐漸受到材料學[3-5]、環(huán)境學[6,7]、醫(yī)學等領域的廣泛關注。

1 PFOS在國內外水體污染研究

隨著PFOS在全世界工業(yè)中大量應用，以及大多數(shù)國家和地區(qū)環(huán)保部門對其排放處理的忽視，在世界各國的水體中均發(fā)現(xiàn)PFOS污染情況(表1、表2)。

表2 國外國家和地區(qū)水體PFOS污染分布情況

LOD：最低檢測

如表1所示，在我國境內的水體中，黃河流域、武漢漢江部分流域、遼寧的PFOS檢出濃度高于其他水體。黃河是中華民族的母親河，黃河流域是人口相當密集的地區(qū)，因為部分采樣點周圍地區(qū)排放的工業(yè)和城市污水排入到了黃河中，這可能是導致檢出PFOS濃度較高的原因。同樣的武漢和遼寧是全國重要的工業(yè)基地，許多未經(jīng)完全處理的化學試劑、表面涂層等材料廢渣可能流入到水體中。因此在以流經(jīng)不同城市的河流為樣本取樣時，應注意規(guī)劃好取樣地點和范圍，不宜以單一的一塊區(qū)域為代表。

從表2中，我們不難看出，在全世界各大水體中都存在PFOS不同程度的污染情況，而且，即便同一條河流，在流經(jīng)不同地方時，PFOS的濃度也有高低變化。在工業(yè)較為發(fā)達地區(qū)的水體中(如安大略、日本沿海、泰晤士河等水域)，PFOS含量較高于其他地區(qū)。而2002年底，美國PFOS最大的生產(chǎn)商宣布停產(chǎn)PFOS相關產(chǎn)品；2006年底，歐洲議會和部長理事會聯(lián)合發(fā)布《關于限制全氟辛烷磺酸銷售及使用的指令》，可能對美國及歐洲大多數(shù)水體PFOS含量的控制產(chǎn)生積極意義。此外，河流上下游走勢、當時河流流量，以及采樣點處在的具體環(huán)境，均造成PFOS含量的差異。

2 PFOS的生物毒性

2.1 代謝干擾作用

PFOS會影響機體代謝功能，干擾激素或酶等物質的釋放和活性。肝臟是機體最主要的代謝、解毒器官，PFOS難以排出體內，首先就沉積在肝臟內，但是具體的機制尚不清楚。通過用不同濃度的PFOS干預培養(yǎng)人肝細胞系，發(fā)現(xiàn)隨著PFOS濃度和干預時間的增加，三種細胞色素酶(CYP1A2，CYP2C19和CYP3A4)活性是呈不同幅度遞減趨勢[19]，另外催化膽固醇合成膽汁酸的限速步驟的關鍵酶CYP7A1活性也顯著降低[20]，這些酶活性的降低將嚴重影響膽汁酸的合成。隨著PFOS在肝內的增多，會增加肝臟重量，造成生物轉運蛋白[21]以及脂質代謝紊亂[22]。有流行病學研究表明PFOS與甲狀腺功能之間有相關的關系，研究發(fā)現(xiàn)PFOS與總T3、總T4呈負相關[23]，且顯著抑制甲狀腺細胞增殖[24]。在甲狀腺手術的患者標本中都發(fā)現(xiàn)了PFOS，因此，研究PFOS與甲狀腺之間的關系是很必要的[25]。PFOS還會影響胰內分泌腺功能，從而破壞糖穩(wěn)態(tài)。通過對孕婦血清氟化物的檢測發(fā)現(xiàn)，PFOS濃度升高可能改變妊娠期葡萄糖穩(wěn)態(tài)[26]，與妊娠期糖尿病風險顯著升高有關[27,28]。

2.2 生殖發(fā)育毒性

PFOS會引起生殖功能障礙以及妊娠并發(fā)癥。有報道稱，PFOS 引起了非洲爪蟾蜍睪丸內精原細胞變性[29]，睪丸功能下降導致生殖缺陷[30]。還有實驗研究表明，PFOS會擾亂雄性大鼠支持細胞血睪丸屏障功能，使精子數(shù)量減少和精液質量下降[31]。李靜[32]和Angela Pham[33]等人通過PFOS作用于胎盤細胞后發(fā)現(xiàn)細胞生長下降，在妊娠期暴露于高劑量全氟辛烷磺酸的小鼠胎盤中，在H19啟動子處觀察到明顯的低甲基化。也增加應激反應分子CRH的基因表達，而這些都與妊娠并發(fā)癥有關。同時發(fā)現(xiàn)PFOS處理組相對于正常組的IL-6分泌水平降低，而TNF-α和IL-10的濃度升高，說明PFOS可以誘導細胞中炎性細胞因子的分泌水平發(fā)生變化，從而導致胎盤滋養(yǎng)層細胞活性下降[34]。

2.3 免疫毒性

PFOS降低淋巴細胞活性影響白介素的產(chǎn)生。為了研究PFOS對人淋巴細胞的細胞毒性作用的潛在機制，將人類淋巴細胞與PFOS孵育后，發(fā)現(xiàn)人淋巴細胞的活力降低約50%，此外還證明了細胞蛋白水解和caspase-3激活與PFOS誘導的淋巴細胞毒性有關[35,36]。而淋巴細胞活性的降低會干擾白介素的產(chǎn)生，包括IL-1、IL-4、IL-6和IL-8，它們在免疫系統(tǒng)中具有復雜的炎癥和抗炎功能，包括調節(jié)T淋巴細胞和B淋巴細胞的發(fā)育和分化，并且通過轉錄組分析來確定了全氟辛烷磺酸對淋巴細胞的免疫毒理學作用[37]。最終當PFOS濃度過高時會導致免疫抑制[38]，增加感染率[39]。

2.4 神經(jīng)毒性

暴露于PFOS會造成神經(jīng)細胞凋亡，影響神經(jīng)遞質活性和神經(jīng)元形態(tài)。把成年小鼠暴露于全氟辛烷磺酸三個月后，觀察到小鼠空間學習和記憶的損害。在暴露于PFOS后，發(fā)現(xiàn)海馬細胞中出現(xiàn)了顯著的細胞凋亡，多巴胺分泌減少，caspase-3蛋白表達增加，而Bcl-2，Bcl-XL蛋白表達降低[40]。星形膠質細胞衍生的D-絲氨酸被證明參與了全氟辛烷磺酸誘導的大鼠海馬神經(jīng)元的凋亡和死亡，在星形膠質細胞中發(fā)現(xiàn)了D-絲氨酸的顯著變化[41]。并且全氟辛烷磺酸暴露會改變γ-氨基丁酸和乙酰膽堿酯酶的活性，改變大腦形態(tài)以及較小的神經(jīng)節(jié)，導致神經(jīng)毒性缺陷[42,43]。最近的研究表明，將神經(jīng)元細胞暴露于PFOS中，會誘導細胞凋亡，引發(fā)全氟辛烷磺酸神經(jīng)毒性的機制[44,45]。

3 存在的問題與挑戰(zhàn)

早年間世界工業(yè)化發(fā)展中對PFOS的大量應用[46]，對全世界生態(tài)環(huán)境造成了不同程度的污染[47]，由于PFOS高度穩(wěn)定性和生物聚集性，隨著時間的積累，對機體健康造成各系統(tǒng)的影響，這是我們不可以忽視的一個問題。盡管自2002年以來，隨著美國、歐盟及經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(Organization for Economic Co-operation and Development，OECD)等國家地區(qū)和組織出臺一系列禁令和法規(guī)，PFOS逐漸停產(chǎn)[48]，但是遺留的污染問題依然沒有得到很好的解決。

PFCs引起的生物毒性，近幾年才逐漸被科研人員所重視。關于PFOS和全氟辛酸(Perfluoro octanoic acid，PFOA)的有害影響盡管已有大量研究報道[49-52]，但大多數(shù)實驗研究還只停留在動物實驗階段，其對人體的作用機制有待進一步研究。

此外，隨著PFOS及 PFOA等傳統(tǒng)PFCs的限制使用，許多新型氟化物作為其替代物開始登上舞臺，雖然部分替代物被證實生物毒性較小[53,54]，但更多替代物的產(chǎn)生或許單純?yōu)榱吮荛_檢測，其生物毒性并不明確。而且，由于市場對于其熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性的需求，這些PFOS替代物的代謝干擾作用和難降解的特性依舊會或多或少地造成環(huán)境污染，這將是我們面臨的一個新的挑戰(zhàn)。