《Science of The Total Environment》：Perfluorohexanoic acid (PFHxA) induces cytochrome P450 expression and enzymatic activity in well-differentiated primary human bronchial epithelial (HBE) cells
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本研究针对短链全氟烷基物质PFHxA的潜在肺部毒性，利用三维气液界面培养的人原代支气管上皮细胞模型，发现即使高浓度（1000 nM）暴露也不会引起细胞毒性或上皮屏障损伤，但会显著诱导CYP1A1/CYP1B1基因表达和CYP450酶活性，为PFAS类物质的呼吸道健康风险评估提供了新机制依据。
随着全氟和多氟烷基物质（PFAS）在工业和消费品中的广泛应用，这类"永久化学品"对健康的潜在影响日益引发关注。其中，短链的全氟己酸（PFHxA）作为长链PFAS的替代品和降解产物，在室内灰尘中频繁检出，使得肺部成为其重要暴露靶器官。然而，当前关于PFHxA呼吸道毒性的研究存在明显空白，特别是其对人体气道关键屏障——支气管上皮的功能影响尚不明确。
为解答这一科学问题，哈佛大学陈曾熙公共卫生学院的研究团队在《Science of the Total Environment》上发表论文，首次利用原代人支气管上皮细胞（HBE）在气液界面（ALI）分化形成的三维假复层上皮模型，系统评估了PFHxA的生物学效应。这种模型能高度模拟人体气道细胞的组成和屏障功能，被业界誉为呼吸道细胞研究的"金标准"。
研究团队采用剂量和时间依赖性实验设计，重点考察了1 nM（相当于人体血清中位浓度）和1000 nM（模拟职业暴露或组织蓄积场景）两个关键浓度。通过乳酸脱氢酶（LDH）检测和右旋糖酐-FITC通透性实验，发现PFHxA即使在高浓度下也不会引起细胞死亡或上皮屏障完整性破坏。但令人意外的是，免疫荧光染色显示1000 nM PFHxA处理72小时后，两个供体来源的细胞中β-微管蛋白IV阳性的纤毛细胞数量明显下降。
更重要的发现在于外源物代谢方面。通过实时荧光定量PCR、蛋白质印迹和7-乙氧基试卤灵（EROD）活性检测，研究人员证实PFHxA能显著诱导细胞色素P450（CYP450）家族成员CYP1A1和CYP1B1的mRNA表达、蛋白质水平和酶活性。特别是在1000 nM浓度下，CYP1B1蛋白表达在24小时即开始增加，72小时达到6.4倍；CYP450酶活性在24小时升高186%，且此效应持续至72小时。
3.1. PFHxA暴露不影响细胞活力和屏障完整性
通过LDH检测发现，无论是顶端（4小时）还是基底侧（24小时）暴露，PFHxA在0.1-1000 nM浓度范围内均未引起细胞毒性。右旋糖酐-FITC通透性实验显示，1-1000 nM PFHxA处理24-72小时后，上皮屏障通透性与溶剂对照组无显著差异。E-钙黏蛋白和ZO-1的免疫荧光染色进一步证实细胞连接结构保持完整。
3.2. PFHxA减少纤毛细胞数量
虽然1000 nM PFHxA在24小时可轻微增加杯状细胞标志物MUC5AC的mRNA表达（1.5倍），但免疫荧光未发现MUC5AC阳性细胞增多。更重要的是，在两个供体细胞中观察到β-微管蛋白IV阳性的纤毛细胞数量减少，提示PFHxA可能影响上皮细胞分化平衡。
3.3. PFHxA激活CYP450表达和活性
时间进程实验显示，1000 nM PFHxA在72小时诱导CYP1A1 mRNA表达1.8倍；CYP1B1 mRNA在24小时即增加1.6倍，72小时仍维持1.4倍升高。蛋白质水平上，CYP1B1在24-72小时持续上调，而CYP1A1蛋白未见明显变化。功能实验证实EROD活性在1000 nM组显著增强，24小时达到峰值。
这些结果首次揭示PFHxA可能通过激活芳香烃受体（AhR）通路影响肺部生理功能。研究人员发现白细胞介素1β（IL-1β）mRNA在PFHxA暴露早期即被诱导，这与典型的AhR通路激活模式相符。该发现具有重要毒理学意义，因为持续激活的AhR信号与慢性呼吸道疾病、肺纤维化甚至肺癌的发生发展密切相关。
本研究的主要技术方法包括：采用来自4位不同人口统计学背景供体的原代HBE细胞，通过21天气液界面分化培养建立三维上皮模型；使用LDH法和右旋糖酐-FITC通透性实验评估细胞活力和屏障功能；通过RT-qPCR、蛋白质印迹和免疫荧光分析基因和蛋白表达；采用EROD法检测CYP450酶活性。
尽管研究存在样本量有限、暴露方式与实际吸入暴露存在差异等局限性，但这项工作首次为PFHxA的呼吸道效应提供了机制证据。特别值得注意的是，与传统认知不同，不具有平面芳香环结构的PFHxA也能激活AhR通路，这拓展了我们对PFAS类物质作用机制的理解。研究结果对制定PFAS的呼吸道暴露安全标准、评估短链PFAS替代品的健康风险具有重要参考价值。
