PFOS的毒理学研究进展邵阳医学高等专科学校.doc

PFOS的毒理学研究进展贺印旎综述（湖南邵阳医学高等专科学校生物预防教研室湖南邵阳422000 ）摘要：全氟辛烷磺酸应用广泛，其对人类和环境的影响也已受到全球关注和研究本文将各 国学者对其环境行为、毒性、污染现状等的研究成果进行了认真归纳总结，以对该化合物有 全面和深刻认识，为自己的研究工作指明方向关键词：全氟辛烷磺酸；PFOS;环境污染；毒性；全球影响全氟辛烷磺酸（perfluorooctane sulfonate, PFOS）是一种全氟化表面活性剂，具有疏 水和疏油的双重特性，自1948年由3M公司研制成功并被广泛应用于工业和民用领域，短 短60年间已经传播到几乎全球范围PFOS分子是由17个氟原子和8个碳原子组成姪链，由C-F键取代了 C-H键，C-F键 是自然界中键能最大的共价键之一，键能约为460kJ/mol,氟离子的3个未成对电子可以形 成保护性外壳，C-F键甚至可以在100%的沸腾硫酸中保持稳定，只有在高温焚烧时才发生 裂解⑴，所以PFOS的化学性质相当稳定，不易被脱氟不易挥发，而且它不像有机氯农药和 二噁英等常见持久性有机污染物蓄积在生物体的脂肪组织中，而是黏附在血清、肝、肾等的 蛋白分子上，长期未被检出，一直被认为是对生物非常安全的化学物质，然而近来的研究表 明PFOS在环境和生物体内广泛存在，且具有生物毒性，其对环境的危害日益被科学家所正 视。

PFOS用量大，范围广，具有持久性和生物富集性，极有可能对环境生物及人类的健康 产生长期性的影响，所以逐渐成为全球关注的热点，各国学者对其环境行为、毒性、污染现 状等展开了详细研究，现综述如下1 PFOS的环境特性1.1持久难降解性PFOS的持久性极强，是最难分解的有机污染物，即使在浓硫酸中煮lh也不分解目前 唯一已知的PFOS降解条件是在正确操作环境下高温焚化1.2生物累积性作者简介：贺印旎（1983—）,女，硕士，研究方向：营养与慢性病防治研究表明，在高等动物体內已发现了高浓度PFOS,且蓄积水平高于已知的有机氯农约 和二噁英等持久性有机污染物数百倍至数千倍，成为继多氯联苯、有机氯农药和二噁英之后, 一种新的持久性的环境污染物已有诸多证据表明，水生食物链生物对PFOS有较强的富集 作用，其中鱼类对PFOS的浓缩倍数为500〜12000倍水中的PFOS通过水牛牛物的富集作用 和食物链途径向包括人类在内的高等级生物转移1.3远距离环境迁移的能力PFOS具有远距离环境传输的能力，污染范围十分广泛全世界范围内被调查的地下水、 地表水和海水，甚至北极地区、野生动物和人体内都存在PFOS的污染踪迹，这表明PFOS具 有远距离迁移的能力，但迁移的机制尚不清楚。

大多数研究者认为，环境中PFOS可能来自 生产过程中的跑、冒、滴、漏，或者是运输和销售过程的不当操作，或消费者在使用过程中造 成的流失或产品和废弃物的不当处理也有专家认为可能是因为某些挥发性含全氟辛烷磺酰 基的化合物进入大气中，向全球传播过程中或进入特定环境后发生分解，最终产生PFOSl2'3Jo 2污染现状2.1环境污染PFOS并不是自然界中的物质，因此环境中存在必定是人类生产和使用的结果调查结 果表明，目前全球PFOS环境污染主要原因是含PFOS表面涂层处理剂的使用叫 在PFOS 整个生命周期都可能不断向环境中排放，即原料生产过程，含有PFOS原料的商业产品生产、 销售和使用过程，及其使用后，进入填埋场和污水处理厂时均可能进入环境多份研究结果 证实原料和相关产品生产过程是当地环境中PFOS的主要来源，在这些过程中，PFOS可经 由水、空气及固体颗粒物等多种介质在环境中迁移扩散污水处理厂已成为PFOS进入天然 水体等自然环境的一个重要途径，传统的废水处理工艺并没有除去它被调查的美国4个州的城市河流、湖泊以及饮用水，均有PFOS检出，甚至造成污染 这些州的污水厂和垃圾填埋场的空气样品中也有PFOS检出。

Hoff等发现比利时安特卫普含 氟化合物工厂周边的小鼠体內PFOS浓度相当高近年来国内也有不少检出报道，金一和等从我国部分城市自来水、地表水、地下水和海 水中均检测到PFOS,表明我国境内水环境中普遍存在着PFOS污染⑷2.2生物体内污染2.2.1野生动物污染PFOS可通过食物链传递放大，长期留存于动物和人体中Giesy等分析了野生动物体 内PFOS的浓度，如秃鹰、北极熊、信天釦海豹等，物种包含鱼类、鸟类和哺乳动物，样 品来源于全球各地，既有高度现代化的北美地区，也有北极这类远离人类活动的地区，结果 均能检出PFOSo人群密集区的动物样品浓度远远高于偏远地区,样品浓度与栖息地工业发展 程度高度相关，显示PFOS分布受人类活动的影响很明显，结果还显示PFOS通过食物链进 行生物累积⑷2.2.2对人群的暴露影响Kanna等调查了来自美国、哥伦比亚、巴西、比利时、意大利、波=、印度、马来西亚、 韩国等9个国家473份人全血、血清及血浆中的PFOS含量，发现美国与波工人血中PFOS 含量最高(>30ug/L),韩国、比利时、马来西亚、巴西、意大利和哥伦比亚人血中PFOS含量 中等(3-29ug/L),印度人血中含量最低(<3ug/L),并且只50%受检者的血清能检岀。

Koichi 等检测了 15对非职业暴露孕妇和她们的胎儿脐带血，在两者中均有PFOS检出在非职业 性暴露人群的肝脏样品中，检出PFOS浓度在415-5710ng/g,同时血清中浓度为611ug/L至 5813ug/L,在肝脏与血清中比例为1.3:1我国一般人群体内也存在PFOS污染江桂斌等对我国北京、福建、贵州、河南、湖北、 江苏、辽宁、浙江8个省市88例人血进行了检测，结果发现我国被调查人群中除辽宁省偏 高外，其余省市被调查人群血液中含量与国外报道值大体相当根据我国已开展的PFOS污 染空间分布调查工作可以发现，我国人群血液污染大致与世界其他国家相当，但沿海发达地 区和城市环境污染水平比不发达城市更严重，说明我国面临着PFOS污染，PFOS的污染防 治值得引起相关部门的关注3生物毒性3.1吸收与分布生物体内PFOS的主要来源是通过食物摄入、含PFOS泡沫灭火剂气溶胶吸入或被摄人体 内的其它全氟磺酰基化合物经过生物降解得到毒理学试验表明：实验动物对PFOS的肠道 吸收率较高，摄\后优先粘附在蛋白质上⑷，如肝脏中负责转运脂肪酸的肝脂肪酸结合蛋白、 血浆中的白蛋白和脂蛋白L-FABP等，主要蓄积在在肝脏、血液、肾脏和肌肉组织中。

3.2代谢通过追踪观察3M公司退休工人血液中PFOS浓度变化规律，得出人类PFOS生物半衰期 为1428d(大约4年)⑶目前尚未发现PFOS可在生物体内产生降解反应的任何报道PFOS可 以随尿和粪便排出体外，但排出速度非常慢3.3急性毒性PFOS大鼠经口 LD50为250 mg/ kg，吸入lh半数致死浓度(LC50)为5.2mg/L,属于中等毒 性化合物短期大量暴露于PFOS,实验动物可出现明显的体重下降、胃肠道反应、肝中毒 症状，甚至引发肌肉震颤和死亡冈3.4肝脏毒性雄性大鼠一次性腹腔注射100 mg/ kg PFOS, 3d后检测显示十二酰辅酶A氧化酶活性增 强、血清胆固醇浓度下降及肝脏肿大，提示肝脏过氧化物酶增生研究还发现,PFOS染毒实 验动物可以干扰脂肪酸及其他配体与肝脏脂肪酸结合蛋白(L-FABP)的结合能力，影响脂肪 酸的转移和代谢间另外,PFOS还能够导致肝细胞色素氧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和超氧 化物歧化酶活性降低3.5神经毒性低剂量PFOS长期经口染毒对Wistar大鼠海马细胞内游离钙离子浓度影响的实验结果显 示，PFOS染毒2.8.32和128 mg/kg实验组海马细胞［Ca2+］均显著高于对照组(P<0.01)，并且 海马细胞内［Ca2+］随着PFOS染毒剂量的增加而升高(r=0.929 , P < 0.05)⑺。

成年雄性Wistar 人鼠PFOS经口一次染毒，实验组剂量分别为50、100和200mg/kg . 24h后人鼠人脑皮层、海马、 小脑中平均谷氨酸免疫反应阳性神经细胞(Glu-IRPC)阳性面积比、平均积分吸光度与对照 组相比，明显升高且有统计学意义(P<0.01)r81o推测Glu释放过多可导致兴奋性氨基酸受体 (EAAR)过度激活，促使Ca?+内流，使细胞内Ca"超载，引发自由基产生、代谢酶破坏、细胞膜 损伤、细胞骨架的破坏和线粒体呼吸链中断等一系列病理改变，上述反应可能在PFOS引起 大鼠神经毒性的机制中起重要作用3.6心血管毒性利用全细胞膜片钳技术探讨PFOS对豚鼠心室肌细胞动作电位(AP)和L型Ca"通道电流I (CaL)的影响结果显示，当PFOS>10mmol时心肌细胞自律性降低AP时程缩短，峰电位减 小电压钳实验中,PFOS可提高I (CaL),使非活性L-型钙通道超极化而被激活由此推测， PFOS可通过改变心肌细胞膜表面动作电位及钙通道，加速钙内流，导致细胞内的钙超载对心 肌产生损伤作用切3.7胚胎毒性PFOS对大鼠的胚胎发育毒性研究显示，新生仔鼠血浆中PFOS水平与孕鼠妊娠期间接触 剂量成正相关：接触高浓度PFOS (10mg/kg)的孕鼠所牛仔鼠在30〜60min内岀现皮肤苍白、 衰弱、垂死症状，不久后全部死亡，5 mg/ kg组幼仔多在生存8〜12h后死亡95%以上的仔鼠 生存时间不超过24h。

另外，雌性大鼠(F)在交配前一段期间内连续每日摄入PFOS后，即使孕 期不再摄入PFOS也影响胎鼠的正常发育，活胎率显著降低［训雌兔妊娠第6〜20d期间连续 每日摄入PFOS>2.5mg/kg,胎兔体重明显低于对照组，骨成熟过程滞后W3.8生殖毒性PFOS喂饲雄性Wistar大鼠,PFOS 4.5mg/ kg剂量组大鼠体重和睾丸质量与对照组相比均 显著降低(P< 0.05)PFOS 1.5和4.5mg/kg剂量组人鼠与对照组比较.睾丸组织中LDHx和SDH 活力降低，精子数量减少，精子畸形率升高，差异具有统计学意义(P<0.05)o4.5mg/kg组大鼠 MDA含量明显高于对照组,精子活动率显著下降分析认为PFOS可能导致大鼠体内自由基代 谢失衡，异常水平的活性氧自由基引发生物膜磷脂的多不饱和脂肪酸发生链式反应产生脂 质过氧化，导致细胞膜损伤精子数量减少，一方面是由于PFOS影响睾丸中线粒体功能，造 成细胞内能量供应不足而导致各级生精细胞的变性坏死;另一方面PFOS可以通过LPO直接 损害生殖细胞PFOS引起精子活力降低可能与睾丸中LDHx和SDH酶活性降低干扰能量代谢 有关问3.9遗传毒性与致癌性分子生物学芯片检测技术研究给予不同剂量PFOS (1 ,3,5, 10或15mg/g・d,连续21d) 对SD大鼠基因表达的影响。

取肝脏制备匀浆，利用RNA提取液进行基因分析结果与对照 组相比,PFOS组超过500个基因表达异常每天接触10mg/kg组表现出剂量依赖性，所有染毒 组表现出平均106个基因表达水平的持续升高和38个基因表达水平的持续下降基因表达增 强最为明显的是与脂类转运和代谢相关的基因簇，尤其是参与脂肪酸调节的一类基因其他 改变较明显的还有参与细胞信息传递、支持与生长、蛋白质水解、酶水解及信号转导的各类 基因表达受抑制的基因多与脂类转运、炎症和免疫调节相关其他一些参与细胞凋亡、激 素调节、新陈代谢及信号转导系统的调节基因也呈现较为明显的表达抑制J%在关于PFOS对环境的危害的政府报告中表明,PFOS在工人体中的含量与胆固醇的浓度有 明显的正相关性,暴露在高浓度PFOS生产条件下的工人患膀胱癌致死的几率为本地普通民众 的13倍一些学者研究认为,PFOS可以抑制机体多脏器谷胱甘肽过氧化物酶活力并诱导过。