在秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）中，具有环境相关性的短链氯化烷烃浓度会引发跨代生殖毒性，这与线粒体稳态的破坏有关

《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Environmentally relevant concentrations of short chain chlorinated paraffins induce transgenerational reproductive toxicity associated with mitochondrial homeostasis disruption in Caenorhabditis elegans

环境污染中短链氯化石蜡（SCCPs）通过基因组不稳定性干扰线虫生殖细胞功能及跨代传递，导致线粒体基因表达紊乱和后代生殖毒性。

　　本研究围绕短链氯化石蜡（SCCPs）对环境生物的影响展开，重点探讨其对生殖细胞的毒性作用以及对非暴露后代的跨代效应。SCCPs作为持久性有机污染物（POPs）的一种，因其在环境中的长期残留性和潜在的生物毒性，自2017年起被列入《斯德哥尔摩公约》的附件A。然而，尽管已有大量研究关注SCCPs对动物健康的直接危害，如发育迟缓、内分泌紊乱和免疫功能失调等，其对生殖细胞及其后代的深远影响仍缺乏系统性分析。本文通过使用模式生物——秀丽隐杆线虫（*Caenorhabditis elegans*）作为研究对象，对SCCPs在不同浓度下的毒性作用进行了深入探讨，揭示了其在多代传递中的潜在危害，并为环境污染物的生态风险评估提供了新的视角。

SCCPs广泛应用于阻燃剂、塑料工业以及涂料、密封材料等多个领域。其化学结构复杂，包含数千种同系物，根据碳链长度可划分为短链、中链和长链氯化石蜡。短链氯化石蜡因其高环境持久性和强生物累积性，成为当前环境健康风险评估的重点。在实际环境中，SCCPs的浓度可达到60 μg/L，甚至在某些食物链中也存在显著的残留。例如，中国的一项全国性调查发现，肉类及其制品中SCCPs的平均含量为129?±?4.1?ng?g^?1湿重，表明其已成为新兴的食品污染物。这种广泛的存在使得人类暴露于SCCPs的可能性大大增加，从而引发了对其健康影响的广泛关注。

SCCPs的毒性作用不仅体现在对暴露个体的影响上，还可能通过母体传递机制对后代产生深远影响。已有研究表明，SCCPs可以影响母体向后代传递的生殖细胞功能，导致多代毒性效应。这种跨代效应的机制可能涉及基因组稳定性或表观遗传变化的干扰。为了进一步探讨这一问题，本文采用秀丽隐杆线虫作为实验模型，通过多代暴露实验评估SCCPs对生殖细胞发育和功能的影响，以及对非暴露后代的潜在毒性。

研究结果显示，SCCPs在1 μg/L、10 μg/L、100 μg/L和1000 μg/L的浓度下均对线虫的生殖细胞产生负面影响。在暴露后的60小时内，线虫的运动能力明显下降，尤其是在较高浓度（1000 μg/L）的情况下，其生殖细胞的凋亡率显著增加。此外，SCCPs暴露导致生殖细胞数量减少，这种影响在非暴露的F1和F2代中仍然存在，表明SCCPs可能通过某种机制在多代中传递其毒性作用。尽管SCCPs对后代的繁殖数量影响较小，但其对生殖细胞功能的干扰可能间接影响后代的发育和生存能力。

从基因组层面来看，SCCPs暴露可能对生殖细胞的稳定性产生影响。研究者通过全基因组测序发现，尽管SCCPs在1000 μg/L浓度下并未显著增加单碱基替换（SBSs）的突变频率，但其在基因组中诱发了大量小插入和小缺失（indels），这些变化可能与DNA损伤修复（DDR）通路的干扰有关。在人类和模式生物中，某些DNA修复机制的失活会导致小indels的增加，尤其是在简单重复序列区域。这一现象在SCCPs暴露的线虫基因组中同样存在，提示其可能通过干扰DNA修复过程，间接导致基因组不稳定。

从转录组学的角度来看，SCCPs暴露显著改变了线虫生殖细胞中与线粒体相关的基因表达。研究发现，线粒体基因的表达水平在暴露后的线虫及其非暴露的F1代中均受到干扰，包括多个NADH脱氢酶和线粒体编码的细胞色素C氧化酶基因。这些基因的异常表达可能与线粒体功能障碍有关，进而影响细胞的能量代谢和氧化应激反应。线粒体作为细胞的能量工厂，其功能的破坏可能导致细胞凋亡的增加，特别是在生殖细胞中。此外，线粒体相关基因的表达变化在F1代中依然显著，表明SCCPs的毒性作用可能通过某种方式在非暴露后代中持续存在。

线粒体功能的紊乱可能是SCCPs跨代毒性的重要机制之一。SCCPs可能通过干扰线粒体的氧化还原平衡，诱发过量的活性氧（ROS）产生，从而引发细胞内的氧化应激反应。这种反应不仅可能破坏线粒体结构和功能，还可能激活细胞凋亡通路，如细胞色素C的释放和下游caspase酶的激活。同时，SCCPs可能通过增强某些NADH脱氢酶基因的表达，作为细胞对抗氧化应激的一种防御机制。然而，这种防御可能不足以完全抵消SCCPs引起的ROS积累，从而导致线粒体功能的进一步恶化。

在非暴露后代中，线粒体相关基因的表达仍然受到SCCPs的影响。这表明，即使没有直接接触SCCPs，其毒性作用可能通过某种方式传递给后代。这种传递可能涉及表观遗传机制，如DNA甲基化或组蛋白修饰。已有研究表明，线粒体功能的紊乱可能通过改变DNA甲基化模式或组蛋白修饰状态，影响后代的基因表达。例如，某些环境污染物已被发现能够通过增加线粒体DNA的含量或改变其修饰状态，将线粒体应激状态传递给后代。SCCPs的跨代效应可能与此类似，其对线粒体功能的干扰可能通过表观遗传机制影响非暴露后代的生殖细胞发育和功能。

此外，SCCPs的暴露还可能通过影响细胞内的信号通路，如FoxO、MAPK和TGF-β等，间接干扰生殖细胞的正常功能。这些通路在细胞增殖、分化和凋亡过程中发挥重要作用，其紊乱可能导致生殖细胞的异常发育。例如，FoxO信号通路在调控细胞存活和凋亡中具有关键作用，而TGF-β通路则参与细胞增殖和分化。SCCPs对这些通路的干扰可能进一步加剧生殖细胞的功能障碍，从而影响后代的发育和健康。

从生态角度来看，SCCPs的跨代毒性效应可能对环境中的生物种群产生深远影响。由于线粒体功能的紊乱可能导致细胞凋亡的增加，这种效应可能在多代中持续存在，从而影响生物体的繁殖能力和种群稳定性。尤其是在低浓度情况下，SCCPs的毒性作用可能并不明显，但其对生殖细胞的长期影响可能仍然存在。因此，环境中的SCCPs污染不仅对当前生物体造成危害，还可能对未来的生物种群产生潜在威胁。

综上所述，SCCPs的暴露不仅对生殖细胞本身产生毒性作用，还可能通过干扰基因组稳定性、线粒体功能和细胞信号通路，对非暴露后代产生跨代效应。这些发现强调了对SCCPs进行长期生态风险评估的重要性，同时也为理解持久性有机污染物的跨代毒性机制提供了新的线索。未来的研究应进一步探讨SCCPs在不同环境条件下的毒性作用，以及其在生物体内的代谢路径和传递机制，以便更全面地评估其对生态系统和人类健康的潜在影响。