《Environmental Pollutants and Bioavailability》：Transgenerational line transfer properties of hydroxylated polychlorinated biphenyls (OH-PCBs): implications for maternal-infant food safety
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本文首次通过动物实验证实羟基化多氯联苯（OH-PCBs）可经胎盘和哺乳双途径跨代传递，揭示了其通过母婴传递引发的第二代持久性有机污染物健康风险。研究创新性地将跨代传递研究对象从传统母体化合物（PCBs）拓展至具有明确内分泌干扰活性的代谢产物（OH-PCBs），为完善污染物风险评估体系提供了重要实验依据。
Abstract
多氯联苯（PCBs）及其代谢产物在环境介质中普遍存在，对生态系统和人类健康构成严重威胁。羟基化多氯联苯（OH-PCBs）作为PCBs的主要代谢产物，其毒性效应可能高于母体化合物。由于较高的亲水性，它们能稳定存在于动物体内，并可能通过母婴传递引发次生食源性风险。本研究通过建立动物膳食暴露模型，模拟人群摄入水产品的场景，首次系统揭示OH-PCBs可通过胎盘屏障和哺乳途径实现跨代传递。交叉哺乳实验进一步验证了哺乳传递特性。该发现凸显了第二代持久性有机污染物对婴幼儿健康的潜在威胁，但研究存在暴露周期较短等局限性，制约了对污染物长期效应的有效评估。
1. 引言
多氯联苯（PCBs）作为《斯德哥尔摩公约》管控的持久性有机污染物，具有环境毒性、持久性、难降解性和生物累积性等特征。PCBs进入食物链后常与二噁英等污染物共同产生协同毒性效应。PCBs代谢过程中形成的羟基化代谢产物（OH-PCBs）因其羟基结构而表现出增强的雌激素活性，能够显著提高非洲爪蟾肝细胞卵黄蛋白原水平，并对人体羧酸酯酶产生强烈抑制作用。OH-PCBs的亲水性特征使其可模拟雌激素和甲状腺激素等内源性激素功能，引发内分泌干扰效应。此外，OH-PCBs还具有生殖过程干扰、脑功能损伤、神经发育毒性、DNA损伤和心血管效应等多元毒性作用。
现有研究表明，持久性有机污染物（POPs）可通过胎盘转移进入胎儿生命周期暴露阶段。胎盘作为妊娠期母胎健康的重要调节器，虽能阻隔部分污染物，但高分子量POPs仍可抵达胎儿体内。多种外源物（包括环境污染物和药物）被发现可在胎盘组织中累积，进而对胎儿产生系列不良影响。例如，产前暴露于类甲状腺激素OH-PCB（4-OH-PCB106）可通过改变谷氨酸能神经传递相关基因表达，导致后代出生后脑发育异常。胎儿期暴露低剂量OH-PCB（100 pM）可抑制T3诱导的甲状腺激素受体转录激活。由于高亲脂性，PCBs易跨越胎盘屏障并分泌至母乳，造成污染代际遗传。
目前大多数研究聚焦于母体化合物的毒性，对代谢产物的深入研究相对有限，特别是关于代谢产物能否跨越胎盘和哺乳屏障的研究更为匮乏。为填补这一知识空白，本研究通过精准设计的动物实验，系统探讨OH-PCBs的跨代传递特性。
2. 材料与方法
2.1. 化学试剂
实验选用3-羟基-2,2′,4′,5,5′-五氯联苯（3-OH-PCB101，纯度100%）和4-羟基-2,2′,4′,5,5′-五氯联苯（4-OH-PCB101，纯度99.6%）作为目标检测试剂，同时配备正己烷、二氯甲烷、浓盐酸和浓硫酸等前处理试剂。
2.2. 实验仪器
采用高通量组织研磨仪、超声波清洗机、超纯水系统、多功能离心机、旋转蒸发仪、氮吹浓缩仪等设备完成样品前处理，并运用DB-17MS气相色谱柱和气质联用仪（GC-MS/MS）进行定性与定量分析。
2.3. 实验准备
2.3.1. 暴露材料制备
以中国重要养殖经济鱼类鲫鱼为实验载体，模拟真实环境中水生生物摄入多种PCBs及其代谢产物的暴露场景。根据前期研究数据，将鲫鱼可食组织中两种OH-PCBs的加标水平设定为20 μg·kg-1（湿重），相当于干基肌肉中100 μg·kg-1的加标浓度。暴露饲料由鱼粉（10%）、玉米粉（35%）、麦麸（15%）、米粉（15%）和豆饼（20%）等成分科学配比而成。
2.3.2. 样品前处理
精确称取1.00±0.02 g均质样品，经盐酸调节pH至3.0后，采用正己烷/二氯甲烷（1:1 V/V）进行两次萃取。萃取液经旋转蒸发浓缩后，加入浓硫酸去除脂质，再通过固相萃取柱净化。最后使用BSTFA-TMCS进行甲基硅烷化衍生化处理，衍生化试剂蒸干后残渣用正己烷定容，供GC-MS/MS分析。该方法检测限为2 μg/kg，定量限为5 μg/kg。
2.3.3. 动物饲养与分组
实验获得中国水产科学研究院东海水产研究所动物伦理委员会批准（批准号：1131002），严格遵守ARRIVE 2.0指南。选取45只ICR小鼠（4周龄，雌雄比2:1），按体重分层随机法分为三组（n=15/组），每组维持10雌5雄的性别比例。小鼠在12小时光暗循环、温度22±1°C、湿度50±10%的标准条件下适应性饲养一周。
2.3.4. 暴露实验设计
设立A、B两个暴露组和一个空白对照组（C组）。A组小鼠进行四周暴露饲养后配种繁殖，雌鼠妊娠期持续摄入暴露饲料；B组小鼠先进行四周正常饲养，确认受孕后改为暴露饲料直至分娩；C组全程正常饲养。同时开展交叉哺乳实验，将A组雌鼠哺乳C组后代，验证OH-PCBs的哺乳传递途径。为保障实验一致性，将每窝产后仔鼠数量标准化为8只。
2.4. 样品采集与前处理
在仔鼠出生后0、7、14、21和28天分别采集组织样本。新生仔鼠经乙醚麻醉后处死，制备组织匀浆进行检测。解剖后分别收集脑、心、肺、肝、胃、脾、肠、肾和肌肉组织，按照既定前处理流程进行分析。
2.5. 统计分析
采用SPSS 19.0和Excel进行统计分析，p<0.05认为差异具有统计学意义。实验过程中未纳入或排除实验动物，数据分析时未剔除数据点。
3. 结果与讨论
3.1. 仔鼠体内OH-PCBs及其相关代谢物的鉴定
通过GC-MS/MS分析，在暴露组仔鼠组织中成功鉴定出PCB101、3-OH-PCB101、4-OH-PCB101、4-甲氧基-PCB101（4-MeO-PCB101）、3-甲基磺酰基-PCB101（3-MeSO2-PCB101）和4-甲基磺酰基-PCB101（4-MeSO2-PCB101）六种目标化合物。色谱分析显示，在A组7日龄仔鼠肠道组织中，5.56分钟和6.62分钟处出现的色谱峰分别与PCB101和4-OH-PCB101标准品保留时间一致，二级特征碎片离子相对丰度差异小于10%，证实这两种物质在仔鼠体内的存在。
3.1.1. OH-PCBs在仔鼠组织中的分布特征
A组仔鼠组织中OH-PCB101浓度范围为未检出（ND）–6.02 μg/kg，总体检出率达71.9%。随着仔鼠生长发育，主要分布于心肺、肾、脾和胃组织中的OH-PCB101浓度呈下降趋势，这一现象符合污染物在生物体内的动态代谢规律。仔鼠快速生长期肝脏和肾脏中I相代谢酶和II相结合酶活性显著提升，加速了污染物的代谢清除，同时体重和组织总量的急剧增加也对污染物浓度产生稀释效应。
B组仔鼠浓度范围（ND–10.80 μg/kg）较A组更宽，但总体检出率为56.3%。其组织浓度未呈现明显升降趋势，但在心肺、胃和肾组织中保持相对较高水平。OH-PCB的分布模式显著区别于其亲脂性母体化合物PCBs，凸显了OH-PCB作为极性代谢产物的独特毒代动力学特征。
3.1.2. 仔鼠组织中其他相关代谢物的检测结果
PCB101在两组仔鼠组织中几乎普遍存在，B组浓度（0.218–11.02 μg·kg-1）显著高于A组（0.166–6.85 μg·kg-1）。甲氧基代谢物在仔鼠多种组织中被检出，A、B两组总体检出率分别为43.75%和59.38%，且随仔鼠日龄增长检出率显著下降。甲基磺酰基代谢物在A组仔鼠组织中检出浓度为ND–5.44 μg·kg-1，总体检出率37.5%；B组检出率31.25%，呈现类似的分布特征。
3.2. OH-PCBs跨代传递规律
在新生未哺乳仔鼠体内检出3-OH-PCB101（0.518±0.234 μg·kg-1）、4-OH-PCB101（0.991±0.782 μg·kg-1）、PCB101（0.158±0.543 μg·kg-1）和3-MeSO2-PCB101（0.592±0.258 μg·kg-1）四种化合物，证实OH-PCB101及其代谢转化产物可跨越血胎盘屏障进入胎鼠体内。交叉哺乳实验显示，C组仔鼠胃组织中检出两种OH-PCB101（3-OH-PCB101：1.65 μg·kg-1；4-OH-PCB101：3.47 μg·kg-1）和PCB101，明确验证这些化合物可通过乳汁传递至后代。
比较A、B两组仔鼠组织检测结果发现，B组多种化合物浓度更高，提示短期暴露雌鼠似乎更易将OH-PCBs传递给胎儿。OH-PCBs进入仔鼠体内后，部分经消化器官吸收后通过血液循环分布至心、肺、脾等组织累积，或经肾脏代谢后随尿液排出。仔鼠组织中检出的PCB101、4-MeO-PCB101等代谢物可能源于胎盘和/或哺乳传递，也可能来自小鼠体内P450酶系统对OH-PCB101的催化氧化。
4. 结论
本研究证实OH-PCBs可通过胎盘和哺乳双途径实现跨代传递。主要创新点在于将跨代传递研究对象从传统母体化合物（PCBs）拓展至具有明确内分泌干扰活性的代谢产物（OH-PCBs），并证实OH-PCBs可不依赖后代代谢转化直接传递至后代。这一发现完善了对PCB家族跨代风险源的认识，提示开展相关污染物风险评估时需同步考虑母体化合物与其代谢产物的叠加毒性效应。
研究局限性包括：暴露周期较短制约了对污染物长期暴露效应的全面评估；生物个体差异可能影响实验结果可靠性；小鼠与人类雌激素受体结合亲和力的种间差异限制了结论向人类母婴暴露场景的外推。通过分析不同暴露组仔鼠组织中两种OH-PCB101的浓度变化，推测长期暴露雌鼠可能通过生理反应将OH-PCBs累积于某些组织或排出体外，从而减少向胎鼠和哺乳仔鼠的传递量；而妊娠期暴露雌鼠似乎更倾向于通过哺乳途径将污染物传递给后代。
本研究揭示的双途径传递特性有效证实了OH-PCBs的跨代传递风险，提示哺乳喂养可能是婴幼儿食品中OH-PCB暴露的高风险途径。2:1的雌性优势占比反映了因哺乳介导污染物传递而导致的雌性更高环境暴露风险。研究成果呼吁在污染物管控政策制定中纳入OH-PCBs的跨代传递风险，加强对食源性特别是母婴食品的危害风险评估，制定相应管控措施保障人类饮食安全与身体健康。
