PFAS（全氟和多氟烷基物质）与微塑料混合物在五种人类细胞系中的协同毒性作用

《Environmental Pollution》：Synergistic toxicity of PFAS and microplastic mixtures across five human cell lines

本研究评估了五种人体细胞系（肾、肝、肺、皮肤、前列腺）在PFAS（PFOA和GenX）与微塑料（PS和LD-PE）单一及混合暴露下的毒性效应。结果显示，肾细胞系A498对PFAS和MPs协同暴露更敏感，表现为氧化应激增强、抗氧化基因（GPx1、CAT）及DNA修复通路（TP53、OGG1）激活，而肝细胞系HepG2则以DNA损伤（H2AX升高）为主。混合毒性呈现显著协同效应，提示需将混合毒性纳入环境风险评估，并重点关注肾和肝的特异性毒性机制。

　　在当前的环境和健康研究中，PFAS（全氟和多氟烷基物质）和微塑料（MPs）作为常见的污染物，其对人类健康的潜在影响引起了广泛关注。PFAS因其在工业应用中的广泛使用，以及其难以降解的特性，已成为全球范围内普遍存在的环境污染物。与此同时，微塑料由于其在自然环境中的大量存在，也逐渐成为研究的重点对象。尽管PFAS和微塑料各自的毒性效应已被大量研究证实，但关于它们共同暴露对健康的影响，目前仍存在许多未知领域。本研究通过在人体来源的五种细胞系中进行实验，探索了PFAS与微塑料混合暴露可能引发的毒性效应，并对这些效应在不同细胞类型中的表现进行了分析。

PFAS和微塑料的共同存在在水体和人体暴露途径中非常普遍。这些污染物可以同时进入人体，其联合效应可能比单独暴露更具危害性。研究发现，PFAS和微塑料在某些细胞系中可能产生协同效应，特别是在肾脏和肝脏细胞中。协同效应的表现形式包括增强的活性氧（ROS）生成、增加的抗氧化基因表达以及DNA修复途径的激活。这表明，当PFAS和微塑料同时存在于环境中时，它们的共同作用可能比单一暴露更严重，从而对健康构成更大的风险。然而，不同细胞系对这种混合暴露的反应存在显著差异，例如A498细胞在多个毒性指标上表现出比HepG2细胞更高的敏感性。这种细胞特异性反应可能与不同组织对污染物的吸收、累积以及分子层面的反应机制有关。

微塑料的来源和分布非常广泛，它们通常是由大型塑料垃圾逐渐降解形成的，或者是制造和运输过程中的副产物。研究显示，微塑料在水体、土壤和空气中普遍存在，其中聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）是最常见的类型。微塑料可以通过多种途径进入人体，包括呼吸、摄入以及皮肤接触。例如，研究发现，微塑料在化妆品中的存在可能导致通过皮肤途径的暴露。此外，微塑料在胃部组织中的积累与颗粒大小密切相关，这提示了不同大小的微塑料可能对不同器官产生不同的影响。

PFAS因其独特的化学结构，具有很强的环境持久性和生物累积性。它们在水体、土壤和生物体内的积累现象已被广泛证实。PFAS对肝脏、肾脏和神经系统等器官具有潜在的毒性作用，如干扰脂质代谢、导致脂肪肝疾病和影响生殖功能。在肾脏中，PFAS的积累可能加重肾损伤，其机制涉及某些生物标志物的表达增强。同时，PFAS还可能通过激活特定的信号通路，如PPAR（过氧化物酶体增殖物激活受体）通路，影响细胞内的氧化应激反应。PPAR通路在调控抗氧化酶表达方面起着重要作用，而其在不同组织中的表达水平可能决定了PFAS对特定器官的毒性潜力。

本研究中，对PFAS和微塑料的混合暴露进行了系统分析，结果显示，这种混合暴露在某些细胞系中可能产生比单一暴露更强的毒性效应。在A498细胞中，观察到的协同效应尤为显著，这可能与该细胞对氧化应激和DNA损伤的敏感性有关。相比之下，HepG2细胞虽然在某些处理中表现出DNA损伤和H2AX的上调，但在氧化应激方面的反应则较为有限。这种差异提示，不同的细胞类型可能对PFAS和微塑料的混合暴露具有不同的反应机制，这可能与细胞内部的信号通路、基因表达模式以及抗氧化系统的功能有关。

研究还发现，混合暴露的毒性不仅取决于污染物的浓度，还受到PFAS与微塑料比例的影响。在某些情况下，当PFAS与微塑料的比例较低时，混合暴露可能表现出拮抗效应，而在较高比例下则可能增强毒性。这种剂量和比例依赖性提示，在进行环境风险评估时，需要考虑混合污染物的复杂相互作用，而不仅仅是单一污染物的效应。此外，研究结果表明，A498细胞对PFAS和微塑料的混合暴露表现出更高的敏感性，这可能意味着肾脏在面对这两种污染物时更为脆弱。这种发现对于环境健康风险评估具有重要意义，因为肾脏功能的损害可能对整体健康产生深远影响。

为了更全面地评估PFAS和微塑料的毒性效应，本研究采用了一系列实验方法，包括细胞活力测定、活性氧和超氧化物歧化酶（SOD）的检测、DNA损伤评估以及基因表达分析。通过这些实验，研究人员能够量化混合暴露对细胞活力、氧化应激水平和DNA损伤的影响。结果显示，A498细胞在多个指标上表现出显著的毒性反应，如ROS水平的升高和抗氧化基因表达的增加，而HepG2细胞则在DNA损伤方面表现出更高的敏感性。这些结果进一步支持了细胞类型在毒性反应中的重要性，并表明在进行环境风险评估时，需要考虑不同器官的特异性反应。

在DNA损伤评估方面，研究使用了彗星实验（Comet Assay）方法，该方法能够直观地显示DNA断裂的程度。结果显示，A498细胞在暴露于某些微塑料和PFAS组合时，DNA损伤程度显著增加，而HepG2细胞则表现出更为复杂的反应模式。例如，HepG2细胞在某些情况下显示了DNA损伤的显著增加，而在其他情况下则没有明显变化。这种差异可能与不同细胞类型对DNA损伤的修复能力有关，也提示了需要更深入的研究来揭示这些反应背后的机制。

本研究还探讨了PFAS和微塑料之间可能的相互作用机制。例如，某些微塑料可能通过吸附作用增强PFAS的暴露浓度，从而放大其毒性效应。此外，微塑料和PFAS可能通过不同的信号通路影响细胞功能，如氧化应激和DNA损伤反应。这些发现强调了在环境健康评估中，必须考虑混合污染物的复杂相互作用，而不仅仅是单独的毒性效应。同时，研究也指出，对于PFAS和微塑料的联合暴露，目前的监管框架可能尚未充分考虑其混合效应，因此需要进一步完善。

总的来说，本研究提供了关于PFAS和微塑料混合暴露对人类健康潜在影响的重要信息。研究结果表明，这种混合暴露可能引发多种毒性效应，包括细胞活力的下降、氧化应激的增强以及DNA损伤的增加。然而，这些效应在不同细胞类型中表现出显著的差异，提示了需要基于细胞特异性进行更细致的毒性评估。此外，研究结果也强调了在环境风险评估中，应考虑污染物的混合效应，并结合细胞和组织的特性进行综合分析。未来的研究应进一步探索这些污染物的长期和体内效应，以更好地理解和管理其对健康的影响。