结合多种模型系统研究全氟辛烷磺酸的心脏发育毒性

Perfluorooctane sulfonate (PFOS), an emerging persistent organic pollutant, is widely distributed in the organism and environment. The ecotoxicity of PFOS has been gradually concerned. The epidemiological study indicated the assocation between PFOS and cardiovascular disease, however, the inner molecular mechanism remains largely unknown. Our previous in vitro and in vivo study showed the toxicity of PFOS on heart development.In the study, the effects of PFOS on heart development and function were systematically studied by cell lines, the embryos of Oryzias melastigma (marine fish) and neonatal rat models. We focused on the mitochondrial dysfuntion of impairment of mitochondria in cardiac myocytes after exposure to PFOS. The regulation of the related genes are to be studied. The promoters methylation in the related genes are also to be examined. We will further investigate the roles of related molecular pathways by gene silencing in Human Cardiac Myocytes cells. In all, the study are expected to reveal the molecular toxicology of PFOS on heart development in early developmental stages and heart function.

全氟辛烷磺酸（PFOS）已成为一种广泛分布于包括人体在内的各种生物机体及环境中的持久性有机污染物，其生态毒性日益受到重视。流行病学调查显示全氟化合物与心血管疾病相关，但有分子毒理机制的报道很少。我们前期通过体外细胞和体内活体实验研究，表明PFOS具有心脏发育毒性。在此基础上，本项目综合体外细胞，海水青鳉鱼胚胎和新生大鼠三个模型，系统分析PFOS暴露引起的心脏异常发育和功能异常状况，关注心肌细胞线粒体损伤，研究关键基因的表达调控变化，探讨关键基因的启动子甲基化程度改变情况；通过基因沉默技术，理清人心肌细胞（Human Cardiac Myocytes）响应PFOS暴露的分子信号通路。最终综合体外和体内实验结果，解析PFOS的早期心脏发育毒性并阐明其分子作用机理，加深对PFOS的生态毒性的认识。

全氟辛烷磺酸盐（PFOS）是《斯德哥尔摩公约》中新增的一类新型持久性有机污染物，在环境及人体中广泛存在，但其对心血管系统的毒性效应机制尚未明确。本项目建立了多种毒理实验模型系统，包括人体脐静脉血管内皮细胞（HUVECs）、海水青鳉（Oryzias melastigma）、小鼠和WHHL家兔毒理实验模型系统。本项目首先通过对血管内皮细胞（HUVECs）进行PFOS暴露，发现PFOS具有诱导炎症和氧化应激反应并促进细胞粘附因子相关基因表达上调，致使内皮细胞功能受损，促进心血管疾病的形成和发展。其次鉴于海水青鳉具有胚胎透明，心血管系统发育可观察周期较长等特点，是进行心血管毒理学研究的理想模型，本项目通过对海水青鳉鱼卵进行PFOS暴露，发现PFOS 引起静脉窦-动脉球间距变长，改变胚胎心率。进一步克隆了8个与心血管发育的关键特异性转录因子和发育相关功能基因，发现PFOS暴露改变相关基因的表达。结果表明PFOS具有早期心血管发育毒性，干扰心血管特异转录因子的表达，为进一步理清PFOS等内分泌干扰物的心血管发育毒性的分子机制提供了更多线索。接着，本项目探讨了海水青鳉在胚胎期经PFOS暴露后，孵化幼鱼免疫系统的响应水平，并对PFOS的净化速率、肝脏的病理学损伤和关键基因表达水平等指标进行了系统地分析。结果发现，幼鱼对PFOS的净化速率为0.04±0.00~ 0.07±0.01 d-1，略高于淡水水生生物各器官对PFOS的净化速率（ke =0.02~0.05 d-1）。此外，本项目发现早期发育阶段暴露PFOS可破坏海水青鳉的免疫调节能力，导致免疫功能异常和抵抗外界刺激的防御能力减弱，致使幼鱼的肝细胞形态和结构受到损伤，产生多重不良影响。以细胞和海水青鳉的实验结果为基础，本项目进一步通过小鼠模型，发现PFOS暴露可损伤小鼠心肌细胞的结构和功能，主要表现为炎症细胞入侵、氧化应激关键指标上升、线粒体结构和功能受损。此外，本项目通过和日本山梨大学医学部分子病理学实验室合作，利用WHHL家兔模型进一步开展相关研究。本项目执行期间共发表8篇SCI论文，5篇中文核心期刊论文，共培养5名博士和3名硕士，其中已毕业2位博士和2位硕士。并成功举办“首届中日环境论坛“，为在两国建立新型的可持续发展的环境生态系统开展更加广泛和深入的合作奠定了基础。