全氟辛酸通过氧化应激通路诱导脂肪间充质干细胞衰老的机制研究

推荐：本研究针对环境污染物全氟辛酸(PFOA)损害脂肪间充质干细胞(ADMSCs)功能的科学问题，通过体外实验揭示PFOA通过KEAP1-NFE2L2通路诱导线粒体功能障碍和氧化应激，导致ADMSCs衰老、分化能力下降及免疫调节功能受损，为环境毒素影响干细胞治疗提供新证据。

　　

在环境污染与人类健康日益受到关注的今天，全氟和多氟烷基物质(PFAS)作为持久性有机污染物，其毒性效应成为研究热点。其中全氟辛酸(PFOA)因在脂肪组织富集特性，对脂肪来源间充质干细胞(ADMSCs)的潜在危害尤其值得关注。ADMSCs作为组织修复和免疫调节的关键细胞，其功能受损可能直接影响代谢性疾病和再生医学疗效。然而，PFOA如何影响ADMSCs的功能完整性，其分子机制尚未阐明。来自中山大学附属第三医院的研究团队在《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》发表的研究，首次系统揭示了PFOA通过氧化应激通路加速ADMSCs衰老的分子机制。

研究采用健康成人脂肪组织分离ADMSCs，通过CCK-8检测、EDU/TUNEL染色评估细胞活性和凋亡，SA-β-gal染色分析衰老表型，透射电镜观察线粒体形态，JC-1和MitoTracker检测线粒体功能，油红O/茜素红染色评估分化能力，流式细胞术检测免疫调节功能，RNA测序进行通路分析，并利用抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)和KEAP1抑制剂K67进行干预实验。

3.1 多种PFAS化合物对ADMSCs的毒性差异

通过8种PFAS化合物筛选发现，长链PFAS（如PFOA）在1000倍血清浓度(50μg/mL)时显著降低细胞活性，而短链PFAS毒性较弱，确立PFOA为后续研究对象。

3.2 PFOA诱导ADMSCs衰老

40-60μg/mL PFOA处理24小时即导致β-半乳糖苷酶活性增加2-3倍，细胞体积增大，核质比降低，伴随p53/p21上调和Lamin B1下调，呈现典型衰老特征。

3.3 线粒体功能障碍机制

透射电镜显示PFOA处理组线粒体嵴断裂、形态球形化，JC-1检测发现膜电位下降40%，ROS水平升高3倍，证实氧化应激是核心损伤机制。

3.4 分化能力受损

成脂诱导14天后，PFOA处理组脂滴形成减少50%，成骨诱导21天后矿化结节减少60%，qPCR显示PPAR-γ和RUNX2等关键基因表达显著下调。

3.6 免疫调节功能缺陷

与T细胞共培养实验中，PFOA处理的ADMSCs对T细胞增殖抑制率从70%降至30%，促炎因子TNF-α分泌增加2倍，免疫调节因子IDO和TSG-6表达受阻。

3.8 关键通路解析

RNA-seq发现KEAP1-NFE2L2通路显著激活，伴随过氧化物酶体脂代谢等通路改变。Western blot验证PFOA抑制核NRF2转位，而抗氧化剂NAC可逆转这一现象。

该研究首次阐明PFOA通过"ROS-线粒体损伤-KEAP1/NRF2失调"级联反应促使ADMSCs功能衰退的分子机制。特别值得注意的是，研究采用临床相关浓度（相当于职业暴露水平的10-100倍），发现即使短期暴露也足以造成不可逆的干细胞功能损害。这些发现不仅为理解环境污染物影响干细胞治疗的机制提供新视角，也为开发基于抗氧化策略（如靶向NRF2通路）的干预措施奠定理论基础。从转化医学角度看，该研究提示在开展干细胞治疗前需评估患者的环境污染物暴露史，对提高细胞治疗效果具有重要临床指导价值。