《Environment International》：HFPO-TA provokes greater gill injury than PFOA in
Opsariichthys bidens: a toxicological assessment of a next-generation PFAS substitute
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随着传统PFAS（如PFOA）因毒性问题被限制使用，其替代品HFPO-TA在水环境中的污染日益凸显。本研究以翘嘴鲌为模型，对比暴露于相同浓度的PFOA与HFPO-TA后，评估两者对鱼鳃组织的毒性效应。结果显示，HFPO-TA在氧化应激、结构损伤、免疫抑制、细胞凋亡及代谢与线粒体功能扰乱等方面均表现出比PFOA更显著的负面影响，提示这种“下一代”PFAS替代品可能具有更高的生态风险，亟需对其安全性进行重新评估。
在当今工业和消费品中，有一类被称为“永久化学品”的物质——全氟和多氟烷基物质（PFAS），因其独特的疏水疏油性和极强的化学稳定性而广泛应用。然而，正是这种持久性使得它们在水体、土壤乃至生物体内不断积累，带来了严重的环境和健康风险。其中，全氟辛酸（PFOA）作为典型的PFAS，其环境负担和生物毒性已引发广泛关注，并在2019年被《斯德哥尔摩公约》列为持久性有机污染物进行全球限制。为了应对监管，化学工业推出了结构类似物作为替代品，六氟环氧丙烷三聚酸（HFPO-TA）便是其中之一。它被设计为具有更短的碳链和醚键，以期降低持久性。但讽刺的是，这种旨在“更安全”的替代品，其使用量增加已导致显著的水体污染，例如在中国小清河检测到了高达68.5微克/升的浓度。一个迫在眉睫的问题浮出水面：这种新兴的PFAS替代品，其毒性真的比它所取代的传统化合物更低吗？它对水生生物，尤其是具有重要生态和经济价值的鱼类，会产生怎样的影响？为了回答这些问题，来自浙江省农业科学院农产品质量安全与营养研究所的研究团队，在《Environment International》上发表了一项研究，以淡水鱼翘嘴鲌为模型，开展了一场PFOA与其替代品HFPO-TA的鳃毒性“对决”。
为开展此项研究，作者运用了以下主要技术方法：研究选取了商业养殖的翘嘴鲌幼鱼作为实验对象，将其暴露于低（5 μg/L）、中（50 μg/L）、高（500 μg/L）三个环境相关浓度的PFOA或HFPO-TA中60天。通过苏木精-伊红（H&E）染色进行鳃组织病理学评估。采用多种生化测定试剂盒检测了氧化应激指标（活性氧ROS、丙二醛MDA、过氧化氢酶CAT、超氧化物歧化酶SOD）、DNA损伤标志物（8-羟基脱氧鸟苷8-OHdG）、紧密连接蛋白（Claudin、Occludin、ZO-1）、呼吸与代谢相关酶（Na+/K+-ATP酶、乳酸脱氢酶LDH、丙酮酸激酶PK、碳酸酐酶CA、碱性磷酸酶ALP）、解毒酶（谷胱甘肽S-转移酶GST、羧酸酯酶CarE）及凋亡相关酶（Caspase-3）的活性或水平。利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术分析了与氧化应激（sod, cat）、解毒（gst）、线粒体功能（nrf1, drp1, fis1）、凋亡（bax, casp3）、免疫（il-1β, tnfa）及紧密连接（oclna, zo-1）相关基因的转录水平。最后，通过整合生物标志物响应指数（IBR）对两种PFAS的综合毒性进行了量化比较。
研究结果
3.1. 组织病理学评估
通过H&E染色发现，对照组鳃丝结构清晰完整、排列整齐。而暴露于高浓度的PFOA和HFPO-TA后，鳃片出现排列紊乱、脱落和坏死等显著病理改变。这表明两种PFAS均破坏了鳃的结构完整性，可能损害其呼吸等生理功能。
3.2. 生化指标
3.2.1. 氧化应激、DNA损伤和紧密连接蛋白
暴露于中浓度PFOA显著提高了鳃组织中活性氧（ROS）水平，而HFPO-TA各处理组ROS水平与对照组无显著差异。在所有PFOA处理组中，脂质过氧化产物丙二醛（MDA）水平显著降低，高浓度PFOA组的降低尤为明显。过氧化氢酶（CAT）活性在中浓度PFOA处理下显著降低，而在低浓度HFPO-TA处理下显著升高。超氧化物歧化酶（SOD）活性在多数处理组中升高，且除低浓度外，HFPO-TA各组的SOD活性均显著高于对应PFOA组。
氧化DNA损伤标志物8-OHdG的水平在所有暴露组均被抑制，且HFPO-TA（除低浓度外）比PFOA引起更显著的降低。紧密连接蛋白Claudin和Occludin的水平在多数处理组中下调，但高浓度HFPO-TA组的Claudin水平较对应PFOA组显著升高。ZO-1蛋白水平在所有处理组均显著降低，但两种PFAS处理间无显著差异。
3.2.2. 与呼吸、解毒和凋亡相关的酶活性
中浓度PFOA显著抑制了Na+/K+-ATP酶活性，而高浓度HFPO-TA则使其活性显著升高。乳酸脱氢酶（LDH）和碳酸酐酶（CA）活性在所有处理组均被抑制，且HFPO-TA对CA的抑制更显著。丙酮酸激酶（PK）活性在PFOA各处理组及中浓度HFPO-TA组显著升高，但在其他HFPO-TA组被抑制。碱性磷酸酶（ALP）活性在HFPO-TA（除中浓度外）处理组显著升高。
谷胱甘肽S-转移酶（GST）活性在中浓度PFOA和HFPO-TA处理下被抑制，但在高浓度HFPO-TA组显著高于对应PFOA组。羧酸酯酶（CarE）活性在所有HFPO-TA处理组均被显著抑制。凋亡执行蛋白Caspase-3的活性在多数PFOA处理组被抑制，而HFPO-TA处理组与对照组无显著差异。
3.3. 基因转录分析
3.3.1. 与氧化应激、解毒和线粒体功能相关的基因
中浓度PFOA显著上调了sod基因表达，而低浓度PFOA及所有HFPO-TA处理则显著下调其表达。cat基因在所有暴露组表达均下调。gst基因在几乎所有处理组（除高浓度HFPO-TA）均显著上调。线粒体生物发生关键因子nrf1以及线粒体裂变相关基因drp1和fis1的表达在大多数处理组，尤其是HFPO-TA处理组，受到显著抑制。
3.3.2. 与凋亡、免疫反应和紧密连接蛋白相关的基因
促凋亡基因bax在所有HFPO-TA组及低浓度PFOA组表达下调。凋亡执行基因casp3在PFOA（除低浓度）处理组表达上调，而在HFPO-TA组无显著变化。炎症因子基因il-1β在HFPO-TA各组及低浓度PFOA组表达下调，但在高浓度PFOA组上调。tnfa基因在所有处理组均被抑制。紧密连接蛋白基因oclna和zo-1的表达在多数处理组下调，且HFPO-TA对zo-1的抑制更显著。
3.4. PFOA与HFPO-TA在翘嘴鲌中的毒性比较评估
通过整合所有生化和分子参数的整合生物标志物响应（IBR）指数分析显示，在生化水平上，PFOA和HFPO-TA的处理组形成了各自独立的簇。IBR值比较清晰表明，在所有测试浓度下，HFPO-TA对翘嘴鲌造成的综合毒性效应比PFOA更为显著。
结论与意义
本研究得出结论，PFOA及其替代品HFPO-TA均能引起翘嘴鲌鳃组织的显著病理改变，包括结构损伤、氧化应激、紧密连接完整性破坏、细胞凋亡、免疫抑制以及代谢、解毒和线粒体功能紊乱。值得注意的是，HFPO-TA在这些生理生化领域中引发的不利影响比PFOA更为突出，表明其具有更高的毒性潜力。
这些结果对HFPO-TA作为PFOA替代品的安全性提出了严重关切。该研究挑战了当前“禁用传统PFAS即可充分降低生态风险”的假设，揭示了所谓“下一代”替代品可能潜藏着未被充分认知的、甚至更大的危害。它强调了在批准和推广新型PFAS之前，进行全面的、多层次的毒理学评估的极端重要性。从生态保护的角度看，研究提示需要对HFPO-TA等新兴污染物的环境归趋、生物累积性及其对水生食物网的长期影响开展更深入的调查。从公共健康和监管层面，这项工作为制定更严格的PFAS（包括其替代品）生产、使用和排放控制政策提供了关键的实验依据，呼吁建立基于预防原则的化学品管理框架，以真正保障水生生态安全和人类健康。
