PFNA对铜绿微囊藻膜系统及生理代谢的毒性效应与适应机制研究

本文系统研究全氟壬酸(PFNA)对铜绿微囊藻(M. aeruginosa)的毒性效应及适应机制，发现低浓度PFNA通过激发效应(hormesis)促进藻细胞生长，高浓度虽改变细胞表面疏水性并扰乱氧化还原平衡，但藻体可通过自身调节机制维持正常生理代谢。研究首次从代谢组学层面揭示PFNA在藻细胞内持久存留的时空特性，为长链PFAS的水生态风险评估提供重要理论依据。

　　

Highlight

PFNA通过改变细胞表面疏水性渗透入铜绿微囊藻细胞，扰乱细胞内氧化还原平衡并激活自适应机制。代谢组学显示PFNA在藻细胞内具有持久性，其毒性效应呈现浓度和时间依赖性，但藻体可通过叶酸代谢和水杨酸合成等通路维持正常生理功能。

PFNA对铜绿微囊藻生理活性的影响

PFNA在第九天表现出对铜绿微囊藻生长的促进作用，其中2 μg/mL浓度效果最为显著。这种促进作用呈现浓度依赖性，可能源于低剂量PFNA进入细胞后引发的兴奋效应（hormesis）。研究表明低浓度污染物可激活藻类的抗氧化防御系统，通过超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）等酶活性的调节维持氧化还原平衡。值得注意的是，PFNA虽能改变细胞膜通透性，但未引发程序性细胞死亡，说明藻体具备完善的应激修复机制。

结论

PFNA在水环境中的累积可能影响微藻生长。本研究揭示：（1）PFNA通过激素效应促进铜绿微囊藻生长，但对光合系统无显著影响；（2）PFNA通过改变细胞表面特性渗透入细胞，扰乱氧化还原平衡；（3）藻体通过激活叶酸代谢（folate metabolism）和水杨酸合成等通路维持正常代谢活动。该研究为长链PFAS的生态风险管控提供重要理论支撑。