全氟十一烷酸通过诱导氧化应激抑制青春期雄性大鼠的肝细胞发育

《ACS Omega》：Perfluoroundecanoic Acid Inhibits Liver Cell Development in Pubertal Male Rats via Inducing Oxidative Stress

PFUnA暴露通过诱导氧化应激和干扰脂代谢，抑制大鼠青春期肝发育，表现为肝重增加、肝酶升高、炎症因子释放及纤维化相关基因表达增强，机制涉及LXRα/SREBP2/HMGCR通路和抗氧化防御系统抑制。

　　非酒精性脂肪肝病（NAFLD）作为一种全球范围内广泛存在的肝脏疾病，近年来因其发病率的迅速上升而受到广泛关注。据最新流行病学数据显示，NAFLD的患病率从2016年的25.24%增长至2022年的32.4%，远超以往的预测。这种疾病的病理机制复杂，涉及多个代谢过程和免疫反应的相互作用。NAFLD的早期阶段表现为肝细胞内脂质的积累（即脂肪变性），随后可能发展为更严重的非酒精性脂肪性肝炎（NASH），并进一步导致肝纤维化、肝硬化，甚至肝细胞癌（HCC）。因此，深入研究NAFLD的发病机制和潜在的环境风险因素对于制定有效的预防和治疗策略具有重要意义。

近年来，环境污染物中的一些合成有机化合物，如全氟和多氟烷基物质（PFAS），因其对肝脏的潜在毒性作用而备受关注。PFAS是一类具有长碳链的化合物，其化学结构中氢原子被氟原子取代，使其在环境中具有极强的持久性和生物累积性。尽管PFOS和PFOA等某些PFAS已被禁用，但研究人员发现，它们的替代品如PFUnA（全氟十一烷酸）在使用过程中仍然可能对肝脏造成影响。PFUnA是一种长链的PFAS，因其在环境中的广泛存在而成为研究的重点。例如，日本北海道孕妇的血清中PFUnA平均浓度为1.5 ng/mL，而韩国首尔人群的血清中PFUnA浓度范围为1.11至4.58 ng/mL，美国西雅图附近居民的母乳中PFUnA浓度为4.43 pg/mL。这些数据表明，PFUnA在人类和动物体内的暴露量正在增加，并且其在体内的消除半衰期长达9.7年，远长于PFOA的3.8年，说明PFUnA在体内具有较长的滞留时间。

动物实验表明，PFAS的暴露可能导致一系列肝脏功能损伤，如肝脂肪变性、肝酶升高、肝细胞肥大和肝脏增大。然而，关于PFUnA对青春期肝脏发育的具体影响，目前研究仍较为有限。青春期是人体多个器官快速发育的关键时期，也是对环境污染物较为敏感的阶段。因此，了解PFUnA在这一阶段对肝脏发育的潜在影响具有重要的公共卫生意义。PFUnA可能通过多种机制影响肝脏健康，包括诱导氧化应激、干扰脂质代谢、促进炎症反应以及影响肝脏纤维化过程。

本研究采用Sprague–Dawley大鼠模型，通过灌胃给予不同剂量的PFUnA（0、1、5和10 mg/kg/day）进行为期21天的实验，以评估其对肝脏发育和功能的影响。实验结果显示，PFUnA在1 mg/kg及以上的剂量下显著增加了肝脏重量，同时在5和10 mg/kg剂量下导致血清丙氨酸氨基转移酶（ALT）水平升高。这些结果表明，PFUnA可能通过干扰肝脏代谢过程，影响肝脏的正常发育。此外，PFUnA还显著上调了与脂质代谢相关的基因如LXRα、SREBP2、HMGCR和CYP7A1的表达，同时下调了与脂质运输和抗氧化防御相关的基因如ABCG8、LDLR、SOD1和CAT的表达。这些变化在蛋白质水平上也得到了验证，说明PFUnA对肝脏代谢和炎症反应具有显著的调控作用。

进一步的研究发现，PFUnA不仅影响肝脏的脂质代谢，还导致肝脏炎症因子的释放，如IL-1β、IL-6和TNF-α。这些炎症因子的升高可能与肝脏炎症反应和纤维化进程有关。此外，PFUnA还下调了与纤维化相关的基因如ADAMTS6和COL4A1的表达，这可能意味着PFUnA在一定程度上抑制了肝脏纤维化的发生。然而，这些结果并不完全一致，可能与实验设计、剂量选择以及个体差异等因素有关。

为了进一步探索PFUnA对肝脏代谢的影响机制，研究者对PFUnA处理后的肝脏组织进行了转录组分析。结果显示，PFUnA显著改变了肝脏的转录组特征，其中大多数基因的表达变化与脂质代谢、胆固醇合成、细胞内蛋白质修饰以及细胞膜结构有关。这些发现表明，PFUnA可能通过干扰这些关键的代谢过程，导致肝脏功能的紊乱。此外，研究者还使用了HepG2细胞模型，发现PFUnA在50 μM剂量下显著上调了LXRα、CYP7A1、HMGCR和SREBP2的表达，同时下调了ABCG8、LDLR、SOD1和CAT的表达，这与体内实验结果一致，说明PFUnA对肝脏代谢的干扰具有一定的普遍性。

研究还发现，PFUnA在体内实验中显著增加了丙二醛（MDA）的水平，这是一种反映氧化应激的指标。同时，PFUnA降低了抗氧化酶如SOD1和CAT的表达，进一步支持其诱导氧化应激的作用。这些发现表明，PFUnA可能通过增加氧化应激，进而损害肝脏细胞，影响肝脏的正常功能和发育。

此外，研究者还探讨了PFUnA对肝脏免疫反应和炎症因子的影响。结果显示，PFUnA显著上调了IL-1β、IL-6和TNF-α的表达，这些炎症因子的增加可能与肝脏炎症反应和纤维化有关。同时，PFUnA还促进了与纤维化相关的基因如ADAMTS6和COL4A1的表达，进一步支持其对肝脏纤维化的潜在影响。

研究者还通过基因表达分析和蛋白质印迹实验，确认了PFUnA对肝脏代谢相关基因的调控作用。例如，PFUnA上调了HMGCR和SREBP2的表达，这可能与胆固醇的合成和吸收有关。同时，PFUnA下调了LDLR和ABCG8的表达，这可能影响肝脏对脂质的吸收和运输。这些结果表明，PFUnA可能通过干扰这些关键的代谢通路，导致肝脏功能的紊乱。

研究者还指出，尽管PFUnA在某些剂量下导致肝脏重量的增加，但在1 mg/kg剂量下并未引起明显的ALT升高，这可能意味着肝脏在低剂量下的反应具有一定的适应性。然而，随着剂量的增加，PFUnA对肝脏的负面影响逐渐显现，包括肝酶的升高、炎症因子的释放以及纤维化相关基因的上调。

本研究的发现对于理解PFUnA在环境中的潜在健康风险具有重要意义。PFUnA作为一种长链PFAS，其在体内的长期滞留性和生物累积性可能使其成为一种潜在的环境污染物。通过本研究，我们发现PFUnA可能通过诱导氧化应激和干扰脂质代谢，对青春期肝脏发育产生不利影响。这一发现为未来研究PFUnA对肝脏健康的影响提供了重要的实验依据，并为制定有效的预防和干预措施提供了科学支持。

此外，研究者还讨论了PFUnA对肝脏代谢的潜在机制。例如，PFUnA可能通过激活LXRα，促进胆固醇的合成和吸收，从而导致肝脏重量的增加。同时，PFUnA可能通过下调LDLR的表达，减少肝脏对脂质的吸收，进而影响脂质代谢。这些机制的揭示有助于我们更全面地理解PFUnA对肝脏功能的影响，并为未来的研究提供方向。

研究还指出，尽管PFUnA在某些剂量下导致肝脏功能的紊乱，但其对肝脏发育的影响可能具有剂量依赖性。例如，在低剂量下，PFUnA可能通过增强抗氧化酶的活性，保护肝脏免受损伤，而在高剂量下，其对肝脏的负面影响则更加明显。这种剂量依赖性可能与PFUnA在体内的代谢和清除机制有关，需要进一步的研究来阐明。

总的来说，本研究通过体内和体外实验，揭示了PFUnA对肝脏代谢和功能的潜在影响。研究结果表明，PFUnA可能通过诱导氧化应激和干扰脂质代谢，对青春期肝脏发育产生不利影响。这一发现为理解PFUnA在环境中的健康风险提供了重要的科学依据，并为未来的研究和干预措施提供了新的视角。同时，研究也指出了当前研究的局限性，如HepG2细胞与原代肝细胞的代谢差异，以及PFUnA与其他PFAS化合物的潜在协同作用，这些都需要进一步的研究来完善。