典型多氟化合物在斑马鱼体内的富集、转化机制和对体内代谢的影响

The production and use of perfluorooctane carboxylates (PFOA) and perfluorooctane sulfonate (PFOS) are restricted and controlled. As alternatives of PFOA and PFOS, emerging per- and polyfluorinated substances, such as 6:2 FTCA, 6:2 FTSA and F-53B are widely detected in environmental matrices and organisms. Previous investigations demonstrated that the role of the water environment is the important sink of 6:2 FTCA, 6:2 FTSA and F-53B. 6:2 FTCA, 6:2 FTSA and F-53B are more toxic to certain aquatic organisms than PFOA/PFOS. However, little is known about the bioconcentration, biotransformation, and the effects on metabolism of 6:2 FTCA, 6:2 FTSA and F-53B in aquatic organisms up to now. The target compounds in this study are 6:2 FTCA, 6:2 FTSA and F-53B. We will systematically study the bioconcentration, biotransformation, and the effects on metabolism of 6:2 FTCA, 6:2 FTSA and F-53B in zebrafish using laboratory simulation experiments. The phase Ⅰ and phase Ⅱ transformation products in zebrafish were quantitatively and qualitatively analyzed. The changes of endogenous metabolites were also analyzed. It will shed light on the structure-activity relationship between chemical structures and bioconcentration, biotransformation, and the effects on metabolism. The research results of this project will lay theoretical basis for accurate risk assessment of 6:2 FTCA, 6:2 FTSA and F-53B and for the development of specific countermeasures for environmental management.

全氟辛烷羧酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）的生产和使用受到限制和管控，一些新型的全氟/多氟化合物如6:2 FTCA、6:2 FTSA和F-53B作为其替代品，在环境介质和生物体中广泛检出。已有的研究表明水环境是这些多氟化合物重要的汇，其对某些水生生物的毒性甚至超过PFOS/PFOA。然而目前对这些多氟化合物在水生生物体内的富集、转化和对体内代谢的影响缺乏足够的了解。本项目拟以6:2 FTCA、6:2 FTSA和F-53B为研究对象，通过实验室模拟的方式，系统研究其在斑马鱼体内的富集、转化行为和对体内代谢的影响。通过定量定性分析斑马鱼体内相Ⅰ和相Ⅱ转化产物及消长规律，分析内源代谢物变化规律，阐明结构特征与富集、转化和对体内代谢影响的构效关系，为准确评价环境中6:2 FTCA、6:2 FTSA和F-53B的生态环境风险、并为环境管理制定具体的应对措施提供理论依据。

本项目通过实验室模拟实验的方式研究了典型多氟化合物在斑马鱼体内的富集、转化和毒性效应，已达到预期目标，发表SCI论文1篇，待发表SCI论文2篇。本项目的主要研究内容和研究成果如下：（1）体内暴露实验表明，6:2 FTSA、F-53B可被斑马鱼吸收并积累在体内。6:2 FTSA在斑马鱼体内会发生生物转化生成6:2 FTCA、PFBA、PFPeA和PFHxA等转化产物，如果不考虑6:2 FTSA在斑马鱼体内的生物转化会低估6:2 FTSA在斑马鱼体内的积累量。通过计算生物富集因子可得，6:2 FTSA在斑马鱼体内的富集能力远低于PFOS和F-53B，可能受到log KOW值、分子结构等理化性质影响。（2）通过联合转录组学和代谢组学分析探究6:2 FTSA和PFOS对斑马鱼的毒性效应。结果发现，6:2 FTSA暴露引起了丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号、Toll样受体等通路上部分基因的改变，影响氨基酸代谢和脂质代谢等代谢过程，而PFOS暴露则引起了过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）信号、用于IgA生产的肠道免疫网络等通路上部分基因改变，影响脂质代谢和激素合成等代谢过程。此项研究表明6:2 FTSA和PFOS 可以引起斑马鱼生长发育和免疫应激相关基因的异常表达，并影响斑马鱼多个内源代谢过程，即6:2 FTSA和PFOS均会对斑马鱼产生发育和免疫毒性，但两者引发毒性效应的机制可能存在一定的差异性。（3）行为响应结果表明，6:2 FTSA、F-53B和PFOS对斑马鱼的行为强度均有抑制作用，且存在剂量-效应关系。在相同暴露浓度下，F-53B对斑马鱼行为强度的抑制作用最显著，其次为PFOS和 6:2 FTSA。此外，研究还发现虽然6:2 FTSA对斑马鱼昼夜节律影响并不明显，但F-53B和PFOS会导致斑马鱼昼夜节律发生明显紊乱。（4）对从太湖采集的六种可食用鱼组织样品进行分析发现，多氟化合物在六种鱼样品中的含量和比例存在差异，多氟化合物在黄颡鱼体内的组织分布具有独特性。推测与多氟化合物在鱼体内是否发生生物转化以及不同鱼体内代谢酶的活性差异相关。