现实生活中的全氟和多氟烷基物质混合物会损害胎盘功能：来自滋养层球体模型的研究见解

《Environmental Research》：Real-life per- and polyfluoroalkyl substances mixture impairs placental function: insights from a trophoblast spheroid model

β-人绒毛膜促性腺激素分泌减少和基因表达调控是胎盘PFAS混合物暴露导致的三维滋养体球状模型功能异常的关键机制，证实了生理相关三维模型的必要性。

　　本研究探讨了全氟和多氟烷基物质（PFAS）对早期妊娠中胎盘功能的影响。PFAS是一类持久性内分泌干扰物，因其在环境中的广泛存在和对生殖健康潜在的负面影响而受到关注。尽管胎盘是PFAS毒性作用的主要靶器官之一，但大多数体外研究通常使用二维（2D）细胞培养模型，这些模型往往聚焦于晚期妊娠组织或血液中的PFAS浓度，并且主要研究单一化合物的影响。然而，这与实际人体接触的复杂混合物情况存在差距。为了更全面地评估PFAS对胎盘功能的影响，本研究采用了一种更符合生理环境的三维（3D）胎盘滋养层球体模型，以评估PFAS混合物对滋养层细胞功能的潜在危害。

本研究首先对31例早期妊娠（7-11周）的胎盘组织样本进行了PFAS浓度分析，利用液相色谱-三重四极杆质谱联用技术（LC-MS/MS）测定各PFAS的含量。结果显示，多种PFAS在胎盘组织中被检测到，其中PFOS、PFOA和PFDA的平均浓度较低，而PFNA则表现出较高的浓度。基于这些数据，研究人员选择了六种PFAS（PFNA、PFOS、PFBA、PFOA、PFHxS和PFDA），并按照其在胎盘中的实际浓度比例（80:7:5:4:2:2）构建了PFAS混合物，用于后续实验。该混合物的浓度范围覆盖了从0.01 μM到300 μM，以模拟现实中的环境暴露水平，并评估其对滋养层细胞功能的综合影响。

在实验中，研究人员使用了两种不同的滋养层细胞系：JEG-3和HTR-8/SVneo。JEG-3细胞是一种来源于胎盘滋养层的癌细胞系，而HTR-8/SVneo细胞则是一种来自早期妊娠的永生化滋养层细胞系。这两种细胞系在结构和功能上具有一定的差异，JEG-3细胞更倾向于表现出恶性特征，而HTR-8/SVneo细胞则更接近正常胎盘细胞的功能表现。研究人员通过构建3D球体模型，模拟了滋养层细胞在胎盘中的自然结构和相互作用，从而更真实地反映其在体内可能遭遇的化学暴露环境。

在评估PFAS混合物对滋养层细胞功能的影响时，研究人员采用了多种实验方法。首先是细胞活力的检测，使用了MTT比色法和多染色法。在二维细胞模型中，PFAS混合物在较高浓度（150-300 μM）下显著降低了细胞活力，而在三维球体模型中，尽管在300 μM浓度下观察到了细胞坏死现象，但整体细胞活力并未受到明显影响。这表明三维模型可能更具有生理相关性，能够更好地模拟真实情况下的细胞响应。

其次，研究人员评估了PFAS混合物对滋养层细胞凋亡的影响。在JEG-3球体中，300 μM浓度的PFAS混合物导致了凋亡相关基因（如BAX、BAD、BAK和BCL2）的表达下调，同时伴随细胞坏死的增加。而HTR-8/SVneo球体则表现出不同的反应，其在相同浓度下显示了凋亡相关基因（如CASP3）的表达上调，这表明不同的细胞系可能对PFAS混合物的反应存在显著差异。此外，研究人员还评估了细胞侵袭性，发现PFAS混合物在JEG-3球体中在48小时时显著增强了侵袭能力，但在96小时时则表现出明显的抑制作用。相反，HTR-8/SVneo球体在较低浓度下就显示出侵袭能力的下降，尤其是在72小时和96小时的观察时间点上。

细胞侵袭性是胎盘发育和妊娠进展的重要指标，其受到多种因素的调控，包括凋亡和增殖之间的平衡。研究发现，PFAS混合物通过影响凋亡和增殖相关基因的表达，可能干扰了滋养层细胞的正常侵袭过程。例如，在HTR-8/SVneo球体中，CASP3的表达上调，同时LGALS3和MIF的表达下调，这些变化可能与胎盘侵袭能力的降低有关。此外，研究还发现PFAS混合物抑制了β-hCG的分泌，这是一种在妊娠早期由滋养层细胞产生的关键激素，对维持妊娠和促进胎盘发育至关重要。β-hCG水平的下降可能预示着潜在的妊娠风险，如胎儿生长受限和子痫前期等。

为了进一步理解PFAS混合物对滋养层细胞功能的影响，研究人员还分析了与凋亡、增殖、侵袭和迁移相关的基因表达变化。结果显示，PFAS混合物显著改变了多个基因的表达模式，包括BAX、BAD、BAK、BCL2、CASP3、CASP9、LGALS3、FOSL1、IGF2、PGF、EGFR、NOTCH1、NOTCH3、STAT3、CTNNB1和CGB7等。这些基因的表达变化可能反映了PFAS混合物对滋养层细胞功能的复杂干扰，从而影响胎盘的正常发育和功能。

本研究的结果表明，使用三维模型可以更准确地评估PFAS混合物对胎盘功能的影响，尤其是在早期妊娠阶段。与传统的二维细胞模型相比，三维模型更接近体内环境，能够更好地模拟细胞间的相互作用和信号传导过程。这不仅有助于更全面地理解PFAS对胎盘的毒性作用，也为未来评估PFAS混合物对妊娠健康的影响提供了新的研究思路。

尽管本研究取得了重要进展，但仍然存在一些局限性。例如，PFAS可能与血清蛋白结合，从而降低其生物利用度，但研究人员通过使用完全培养基来尽可能地模拟体内环境，以避免血清缺乏可能带来的干扰。此外，由于样本来源的局限性，本研究的胎盘样本仅来自德国萨克森-安哈尔特州的Dessau地区，这可能影响研究结果的普遍适用性。最后，本研究仅评估了六种PFAS的混合物，而未单独分析每种PFAS的作用，因此无法明确这些影响是否是由于简单的加成效应还是更复杂的相互作用。

总的来说，本研究通过构建和使用三维滋养层球体模型，为评估PFAS混合物对胎盘功能和妊娠健康的影响提供了新的视角。研究结果不仅揭示了PFAS对滋养层细胞功能的潜在危害，还强调了在早期妊娠阶段，使用生理相关的模型进行化学毒性评估的重要性。未来的研究需要进一步探索PFAS混合物对妊娠的长期影响，并结合更广泛的样本来源，以全面评估其对生殖健康的风险。此外，还需要进一步研究PFAS混合物中各个成分的具体作用机制，以及它们如何相互作用，从而影响胎盘功能和妊娠进展。这些研究将有助于更准确地制定相关政策措施，以减少PFAS对孕妇和胎儿健康的潜在威胁。