综述:饮用水中的 “永久化学物” PFASs:肥胖与内分泌紊乱的隐秘推手?

【字体: 时间:2025年02月24日 来源:Heliyon 3.4

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  为解决 PFASs 对人体健康影响的问题,伊朗克尔曼医科大学等机构的研究人员,开展了 PFASs 与肥胖和内分泌紊乱关系的研究。结果发现其关联紧密。推荐科研读者阅读,助于深入了解 PFASs 危害及应对策略。

  
在我们的生活中,饮用水的安全一直是大家极为关注的话题。毕竟,健康的饮水对我们的身体至关重要。然而,随着全球人口的不断增长,工业和农业活动日益频繁,大量新的污染物混入了水源,让水质大不如前。世界卫生组织曾指出,全球差不多 10% 的人都无法获取安全的饮用水,在一些欠发达国家,甚至有 6% 的死亡案例是由饮用受污染的水导致的。正因如此,保障饮用水的安全,已然成为了联合国议程中的重要目标。

在众多让人头疼的污染物里,有一类被称为 “永久性化学物质” 的 PFASs(全氟和多氟烷基物质),它们在环境中超级稳定,很难降解。PFASs 自 20 世纪 40 年代末被开发出来后,凭借着独特的化学性质,像既疏水又疏油、抗热抗降解等优点,被广泛应用于各个领域,从纺织品、电子产品到食品包装、消防泡沫等,几乎无处不在。但也正因为它们的广泛使用和超强稳定性,PFASs 逐渐成为了全球性的污染物,悄无声息地污染了水源、土壤和空气。

人们主要通过饮水、饮食和皮肤接触等方式接触到 PFASs。研究发现,饮用水竟然是人体接触 PFASs 的主要途径,这可太让人担忧了!而且,PFASs 进入人体后,很难被代谢和排出,会在体内停留 5 - 8.5 年之久。长期接触 PFASs 可能会引发一系列健康问题,比如内分泌失调、肥胖、心血管疾病、肝脏疾病、糖尿病、生育问题,甚至还可能致癌,这些问题严重威胁着人类的健康。

面对这样严峻的形势,来自伊朗克尔曼医科大学环境健康工程研究中心等机构的研究人员坐不住了。他们深知 PFASs 对人类健康的潜在威胁,决定深入研究 PFASs 与肥胖和内分泌紊乱之间的联系。于是,他们在《Heliyon》期刊上发表了一篇名为 “Per - and poly - fluoroalkyl substances as forever chemicals in drinking water: Unraveling the nexus with obesity and endocrine disruption – A mini review” 的论文。通过研究,他们发现 PFASs 确实与肥胖和内分泌紊乱有着紧密的联系,这一发现为我们认识 PFASs 的危害提供了重要依据,也为后续采取措施应对 PFASs 污染敲响了警钟。

为了开展这项研究,研究人员主要采用了文献综述和数据分析这两种关键方法。他们广泛收集了大量关于 PFASs 的研究资料,涵盖了从 PFASs 的性质、来源、检测方法,到其对人体健康影响等各个方面。通过对这些资料的综合分析,他们梳理出了 PFASs 与肥胖和内分泌紊乱之间的复杂关系。

下面我们来详细看看他们的研究结果:

  1. PFAS 的概述:PFASs 是一类特殊的含氟化学物质,根据结构不同,主要可以分为 PFCAs(全氟羧酸)、PFSAs(全氟磺酸)等几类。它们具有独特的化学结构,分子一端疏水,一端亲水,这种结构让它们拥有了许多特殊的物理化学性质。而且,PFASs 非常稳定,这得益于其强大的碳 - 氟(C - F)键,这是自然界中最牢固的共价键之一。像 PFOA(全氟辛酸)和 PFOS(全氟辛烷磺酸),就是 PFASs 中最常见且应用最广泛的两种化合物。它们凭借着这些特性,被大量应用于各种工业和日常生活产品中。然而,也正是因为它们的广泛使用,导致 PFASs 在环境中无处不在。无论是遥远北极的降水,还是世界各地的饮用水、地下水,都检测出了 PFASs 的身影。不同地区的 PFASs 浓度差异很大,有的地方浓度极低,而在一些受污染严重的地区,浓度则高得惊人。比如,意大利威尼托地区的地下水,PFOA 浓度高达 1173 ng/L,而北极降水的 PFOA 浓度仅为 0.53 ng/L。这充分说明了 PFASs 污染的广泛性和复杂性12
  2. PFAS 在环境和人体系统中的应用和传播:PFASs 在我们的生活中简直无孔不入。由于它们被大量添加到各种消费品中,随着产品的使用和废弃,PFASs 会通过各种途径释放到环境中。比如,含有 PFASs 的废弃物、渗滤液和污泥会污染土壤,进而影响植物生长;排放的污水会污染水源,危害水生生物;在工业设施、军事基地等附近,PFASs 更是会直接污染饮用水源。而且,PFASs 还和塑料污染紧密相关,一些 PFASs 本身就是微塑料颗粒,或者在生产、使用和处理过程中会转化为微塑料。这些微塑料又会进一步将 PFASs 释放到环境中。人们在日常生活中,通过呼吸、饮食和皮肤接触等方式,不知不觉就接触到了 PFASs。特别是婴儿,他们在胎儿时期通过胎盘,出生后通过母乳喂养,都可能接触到 PFASs,这对他们的健康成长构成了潜在威胁34
  3. PFAS 的检测方法:要想知道环境中 PFASs 的含量,检测方法至关重要。目前,检测 PFASs 的方法有很多种,各有优缺点。GC - MS(气相色谱 - 质谱联用仪)是检测中性 PFASs 的经典方法,它灵敏度高、选择性好,能检测出极低浓度的 PFASs,检测限可以达到 0.1 - 1 ng/L。但是,它的样品前处理过程非常复杂,需要进行萃取和浓缩,既耗时又费力,而且对于离子型 PFASs 的检测效果不太理想。HPLC - MS/MS(高效液相色谱 - 串联质谱法)则是检测离子型 PFASs 的 “黄金标准”,它的灵敏度更高,检测限低至 0.011 - 0.04 ng/L,一次就能分析多种 PFASs,在环境监测中发挥着重要作用。不过,它的设备昂贵,对操作人员的技术要求也很高,不太适合现场检测。近年来,新型的电化学传感方法崭露头角,这种方法具有体积小、便携、成本低、灵敏度高的优点,还能进行连续监测,特别适合在野外现场检测 PFASs,检测限可以低至 0.002 - 0.1 ng/L。但是,它也存在一些问题,比如需要定期校准,容易受到其他物质的干扰,对特定 PFASs 的选择性也有待提高。另外,光电化学传感器结合了光学传感和电化学检测的优点,灵敏度和选择性都更高,能在复杂环境中检测 PFASs,还能实时提供数据,功耗也低。不过,它同样存在校准误差和受其他物质干扰的问题,需要进一步研究改进。由此可见,目前还没有一种完美的检测方法,未来或许需要多种技术结合,才能更准确地检测 PFASs56
  4. PFAS 对肥胖和内分泌紊乱的影响
    • 肥胖:肥胖是一种全球范围内日益严重的健康问题,它可不是简单的体重增加,而是身体脂肪异常堆积,会引发一系列严重的健康问题,像心血管疾病、糖尿病等。研究发现,PFASs 很可能是导致肥胖的 “帮凶”。多项研究表明,PFASs 能够干扰人体的代谢系统,影响脂质代谢,促进脂肪在体内的积累。比如,在动物实验中,给怀孕的小鼠暴露 PFOA,结果发现小鼠后代在成长过程中体重明显增加。还有研究发现,PFASs 可以通过影响下丘脑 - 垂体 - 甲状腺轴,干扰甲状腺激素的正常分泌,而甲状腺激素对人体的生长发育和新陈代谢起着至关重要的作用。此外,PFASs 还能激活 PPARγ(过氧化物酶体增殖物激活受体 γ)和 PPARα(过氧化物酶体增殖物激活受体 α),这两种物质在脂质和糖原代谢中扮演着关键角色。PPARγ 的激活会增加脂肪细胞的生成,导致脂肪堆积;PPARα 虽然能促进脂肪代谢,但如果被 PFASs 异常激活,也可能打破体内的代谢平衡,最终导致肥胖79
    • 内分泌紊乱:内分泌系统就像人体的 “指挥中心”,通过分泌各种激素来调节身体的生长、发育和各种生理功能。但是,PFASs 作为内分泌干扰物,会干扰内分泌系统的正常运作。PFASs 可以影响激素的合成、分泌、运输和代谢过程,导致激素水平失衡。比如,PFASs 会影响甲状腺激素的水平,甲状腺激素对人体的新陈代谢、生长发育等方面至关重要,甲状腺激素失衡可能会引发甲状腺功能减退或亢进等疾病。PFASs 还会干扰生殖激素的分泌,对生殖系统造成损害,导致月经不调、不孕不育等问题。而且,内分泌紊乱还会间接影响肥胖的发生,因为内分泌系统的失衡会影响脂肪代谢和能量平衡,进而促进脂肪的积累810
    • PFASs 的其他不良影响:除了导致肥胖和内分泌紊乱,PFASs 还有许多其他不良影响。在生殖系统方面,PFASs 会影响类固醇激素的代谢和分泌,导致生殖激素失衡,进而影响生殖功能。研究发现,暴露于 PFASs 的女性,患多囊卵巢综合征的风险增加,还可能出现月经不规律、提前绝经等问题,严重的甚至会导致不孕不育。在肝脏方面,PFASs 会在肝脏中积累,由于其结构与脂肪酸相似,会与肝脏中与脂肪酸相关的蛋白质结合,影响肝脏的正常功能,增加患非酒精性脂肪肝的风险。在心血管系统方面,PFASs 可能会对心脏造成损害,影响心脏的正常功能。研究表明,暴露于 PFASs 的实验动物,心脏功能指标如心率、心输出量等出现异常变化。此外,PFASs 还会影响胰腺的功能,干扰胰腺酶的分泌和血糖调节,对代谢功能产生负面影响1011

  5. PFAS 在人体中的细胞和分子相互作用:PFASs 进入人体后,会与各种细胞和分子发生相互作用。由于它们具有疏水性,会大量与蛋白质结合,尤其是白蛋白,90 - 99% 的 PFASs 都会绑定在白蛋白上。随着血液循环,PFASs 会在肾脏、肝脏、脾脏、大脑和睾丸等器官中积累。而且,碳链较长的 PFASs,如 PFOA 和 PFOS,稳定性更高,积累的可能性也更大。在细胞层面,PFASs 会干扰激素代谢,破坏激素受体信号通路,导致细胞内的各种生理过程失衡。比如,PFASs 会干扰甲状腺激素的代谢,影响甲状腺激素与受体的结合,进而影响细胞的正常功能。PFASs 还会诱导细胞产生氧化应激反应,损伤 DNA,影响细胞的增殖、分化和凋亡过程,最终影响器官的正常功能和人体的内环境稳定1213

总的来说,这项研究明确了饮用水中的 PFASs 与肥胖和内分泌紊乱之间存在密切联系。PFASs 作为一种广泛存在的污染物,对人类健康和环境造成了巨大威胁。虽然目前已经采取了一些措施来减少 PFASs 的使用和排放,但由于它们在环境中的持久性和生物累积性,问题依然严峻。

未来,我们需要进一步深入研究 PFASs 的危害机制,特别是对那些研究较少或尚未明确的 PFASs 化合物,要加强关注。同时,在寻找 PFASs 替代品时,一定要谨慎研究,避免引入更具毒性或未知风险的物质。鉴于 PFASs 污染的全球性和复杂性,制定统一的国际标准和指南迫在眉睫,这有助于各国共同应对 PFASs 污染问题。而且,我们还需要不断开发和改进 PFASs 的检测技术,提高检测的准确性和效率,以便更好地监测环境中的 PFASs 含量。只有这样,我们才能更好地保护人类健康和生态环境,让我们的生活不再被这些 “永久性化学物质” 威胁。

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