《Journal of Environmental Sciences》：Parental transmission toxicity of Perfluorohexane Sulfonates: Compromised reproductive fitness and offspring developmental defects in Zebrafish
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长期低剂量PFHxS暴露导致斑马鱼亲代生殖系统受损并引发代际发育及代谢异常。摘要：通过56天PFHxS暴露实验，发现亲代雄性/雌性鱼体脂指数和性腺指数性别差异显著，精子活力下降，性激素水平及HPG轴相关基因表达改变。子代（F1）孵化提前，心率异常，游泳能力下降，7日龄肝脂代谢相关基因表达显著变化。本研究揭示了PFHxS通过亲代传递对子代发育和代谢的长期影响，为评估PFHxS生态风险提供证据。
刘佳|郑淑华|毕泽宇|周震|曹慧明|曹梦曦|卢淼|王玲|张杰|梁勇
中国湖北省江汉大学环境与健康学院持久性有毒物质环境与健康效应重点实验室，武汉430056
摘要
全氟己烷磺酸盐（PFHxS）是一种具有生物累积特性的持久性全氟烷基物质，但其在水生脊椎动物中的慢性毒性及亲代传递毒性仍缺乏充分研究。本研究将成年斑马鱼（Danio rerio）暴露于0、0.01或0.1 μmol/L的PFHxS环境中56天，评估了亲代（F0）的生殖指标及后代（F1）的发育情况。在F0成年鱼中，PFHxS以性别依赖的方式改变了体细胞和生殖腺的指标，并引发了明显的生殖腺组织病理变化。0.01 μmol/L组中的精子运动参数（VAP、VSL、VCL）降低了15%，而在0.1 μmol/L组中进一步下降，表明精子活力受损。PFHxS暴露还影响了斑马鱼的生殖腺激素水平，并显著改变了睾丸和卵巢中多个下丘脑-垂体-生殖腺（HPG）轴相关基因的表达。暴露于0.1 μmol/L PFHxS的F0鱼产生的胚胎数量减少且质量较差，产卵数量下降，受精率也降低。尽管F1幼鱼的总体存活率未受影响，但PFHxS暴露导致孵化时间提前，在48小时时心率增加，而在120小时时平均游泳距离和速度显著降低。7天大的F1后代中，PFHxS暴露的亲代的肝脏甘油三酯水平升高，同时脂质代谢相关基因也发生显著变化。总之，这些发现表明长期低剂量PFHxS暴露会损害成年斑马鱼的生殖功能，并导致后代（F0–F1）出现发育和代谢异常。本研究提供了PFHxS毒性亲代传递的表型和内分泌学证据，强调了未来进行机制学和表观遗传学研究的必要性。
引言
全氟烷基和多氟烷基物质（PFAS）具有一系列独特的物理化学性质，如疏水性、疏油性、热稳定性、化学惰性和高表面活性（Lindstrom等人，2011年；Wu等人，2025年）。这些特性使得它们被广泛应用于工业过程和消费品中（He等人，2024年；Meng等人，2021年），包括纺织品、室内装饰、不粘炊具、食品包装、牙膏及相关产品（Truong等人，2022年；Zhang等人，2023年）。PFAS中碳-氟键的极端稳定性导致其在水、土壤和空气中的长期持久性，从而造成严重的环境累积和抗降解性（Ma等人，2022年；Sunderland等人，2019年）。由于其较长的半衰期和生物累积潜力，PFAS已被报道对动物和人类造成多种毒性效应，包括内分泌紊乱、生长障碍、肝毒性、发育毒性、免疫毒性和致癌性（Kim等人，2021年；Wang等人，2014年；Wang等人，2011年）。
值得注意的是，全氟辛烷磺酸盐（PFOS）作为使用最广泛且环境持久性最强的PFAS化合物之一，已成为全球主要污染物（Barhoumi等人，2022年；Galatius等人，2013年；Li等人，2022年）。流行病学研究表明，PFOS与多种不良健康效应相关（Shi等人，2024年；Wasel等人，2022年）；该化学物质及其衍生物于2009年被列为持久性有机污染物（POPs），因此其生产和使用在全球范围内被禁止。作为PFOS的短链类似物，全氟己烷磺酸盐（PFHxS）最初是PFAS制造过程中的副产物，自2009年起被有意用作PFOS的替代品。PFHxS主要应用于消防泡沫、纺织品处理、水基涂料和各种防护涂层（Xu等人，2023年）。然而，作为一种全氟烷基物质，PFHxS仍对水解、光解、热分解、化学分解和微生物降解等环境降解过程具有很强的抵抗力（Ulhaq和Tse，2023年；Zhong等人，2022年）。PFHxS的平均半衰期比全氟辛酸（PFOA，3.4年）和PFOS（2.7年）长约5.3年，因此具有显著的生物累积潜力（He等人，2024年）。
近年来，大规模生产和使用导致PFHxS大量释放到环境中。结果，在地下水、地表水、海水、饮用水和土壤等多种环境介质中均检测到了PFHxS。例如，中国某电镀厂的受污染土壤中PFHxS含量高达0.15 μg/kg，而消防员训练区的表层土壤样本中浓度范围为3至13,000 μg/kg（Li等人，2023年）。此外，其高水溶性阻碍了在水生环境中的降解和吸附，导致水体中频繁检测到PFHxS（Lin等人，2014年；Nguyen等人，2011年）。目前水生环境中PFHxS的浓度通常在9.0 ng/L至2.7 μg/L之间，饮用水中的浓度可达7 ng/L（Nguyen等人，2017年；Zhang等人，2025年）。
PFHxS的广泛使用引发了对其生态和健康风险的担忧。流行病学研究表明，PFHxS暴露与多种疾病相关。作为一种化学性质稳定的化合物，PFHxS可通过食物链传递和累积。摄入后，它主要在血液、肝脏、睾丸、肾脏和肌肉组织中积累（Adyeni等人，2023年；O'Shaughnessy等人，2024年），导致多种不良健康效应，如非酒精性脂肪肝（Jin等人，2020年）、内分泌紊乱、糖尿病（Shapiro等人，2016年）和行为变化（Oulhote等人，2016年）。由于其环境持久性、长距离传输能力和高生物累积倾向，PFHxS及其盐类及相关化合物于2022年被列入持久性有机污染物名单（Ulhaq和Tse，2023年）。这些担忧凸显了持续监测、加强监管控制和全面评估PFHxS健康风险的必要性（Kreychman等人，2024年）。
在水生环境中频繁检测到PFHxS，导致其在水生生物体内积累和广泛存在。研究表明，鱼类组织中的PFHxS浓度可高达1290 ng/g（Kreychman等人，2024年）。此外，实验表明PFAS会在卵中积累并通过母体传递给后代，提示这些物质可能引发发育异常（Britton等人，2024年；Wasel等人，2022年；Liao等人，2024年）。然而，与关于PFOS的广泛研究相比，目前对PFHxS在水生生物中引起的毒性及其机制的理解仍然有限。
生殖是一个复杂的多方面生物过程。下丘脑-垂体-生殖腺（HPG）轴作为生殖系统的核心调控中心，在性发育、生育能力维持、衰老调节和代际遗传中起着关键作用（Hu等人，2023年；Yun和Ji，2023年）。HPG轴涉及关键的性激素，如卵泡刺激激素（FSH）、黄体生成激素（LH）、睾酮（T）和17β-雌二醇（E2）（Soomro等人，2025年；Plunk和Richards，2020年；Sun等人，2021年）。鉴于其在调节多种性激素的合成、运输和代谢中的作用，HPG轴的任何损伤都可能导致生殖障碍、青春期发育异常、生育能力下降，甚至亲代传递效应（Maharajan等人，2020年；Shi等人，2022年）。
迄今为止，关于PFHxS在水生生物中的生殖毒性和作用机制的研究仍然有限。斑马鱼（Danio rerio）具有完善的基因组数据库（Choi等人，2021年），对水质变化非常敏感，并提供了能密切模拟环境条件的暴露途径（Lai等人，2021年）。此外，斑马鱼的HPG轴在功能和结构上与哺乳动物高度相似，使其成为水生毒理学，特别是生殖毒理学研究的常用模型（Shen和Zuo，2020年）。
尽管PFHxS在环境中普遍存在，但低剂量长期暴露对其在水生生物中的生殖和发育毒性的影响仍不清楚。本研究对成年雄性和雌性斑马鱼进行了为期56天的暴露实验，系统评估了亲代鱼的生殖系统变化及后代的发育指标。我们的发现表明，PFHxS的威胁不仅限于当前世代，还可能引起代际遗传效应。这些见解旨在为PFHxS的生物安全评估和其对人类健康风险的评估提供理论基础。
化学物质和试剂
PFHxS（钾盐）购自美国Sigma-Aldrich公司。二甲基亚砜（DMSO）购自北京兰杰科科技有限公司（Biosharp，北京）。配制PFHxS的DMSO储备溶液，并将其储存在4°C。在暴露期间，每2天稀释和更新0.01（4 μg/L）和0.1 μmol/L（40.01 μg/L）的工作溶液。
鱼类维护和实验设计
野生型AB雄性斑马鱼，6个月大，来源于江汉大学环境与健康学院的鱼类设施。
PFHxS暴露后F0鱼的毒理学指标
暴露于PFHxS 56天后，对斑马鱼进行安乐死以收集样本。记录血糖、体长和体重数据。收集器官（肝脏和生殖腺）以计算体饱满度和器官指数（图1）。体饱满度是成年斑马鱼生长和发育的重要指标。长期暴露于环境相关浓度的PFHxS导致体饱满度和生殖腺指数存在性别差异。讨论
在本研究中，我们系统研究了PFHxS暴露对成年斑马鱼生殖功能的影响及其对后代的亲代传递效应。通过全面的表型和分子分析，探讨了PFHxS的生殖毒性和其潜在的分子机制。组织病理学检查、精子活力测定、性激素定量和基因表达谱分析一致表明，PFHxS在亲代和后代中均引起了生殖毒性。
结论
总之，长期低剂量PFHxS暴露导致成年斑马鱼的生殖腺功能受损，内分泌功能紊乱，并对后代的发育和代谢产生了亲代传递效应。本研究为PFHxS的生殖和代际毒性提供了新的见解，为评估其对水生生态系统安全性和人类生殖健康的风险提供了宝贵证据。然而，本研究存在局限性，包括需要进一步的研究。
附录A 补充数据
与本文相关的补充数据可在在线版本中找到。作者贡献声明
刘佳：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法学，研究，数据分析，概念化。郑淑华：撰写 – 原稿，可视化，方法学，研究。毕泽宇：可视化，方法学，数据分析。周震：概念化，方法学，资源获取。曹慧明：监督，方法学，项目管理，研究。曹梦曦：监督，项目管理，资金获取。卢淼：
作者贡献声明
刘佳：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法学，研究，数据分析，概念化。郑淑华：撰写 – 原稿，可视化，方法学，研究。毕泽宇：可视化，方法学，数据分析。周震：资源获取，方法学，概念化。曹慧明：监督，项目管理，方法学，研究。曹梦曦：监督，项目管理，资金获取。卢淼：利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。作者是该期刊的编委会成员/主编/副主编/客座编辑，未参与本文的编辑审查或发表决定。
致谢
本工作得到了国家重点研发计划（编号2023YFC3905300）、国家自然科学基金（编号22136006和22193051）以及湖北省重点研发计划项目（编号2023BBB067）的支持。
