生命早期接触F-53B会重塑肺部免疫微环境，并通过扰乱花生四烯酸代谢机制，增加对中性粒细胞主导型哮喘的易感性

《Chemico-Biological Interactions》：Early-life Exposure to F-53B Remodels the Pulmonary Immune Microenvironment and Enhances Susceptibility to Neutrophil-predominant Asthma via Dysregulation of Arachidonic Acid Metabolism

早期生活接触6:2氯代聚氟醚磺酸（F-53B）通过改变肺免疫微环境，显著增强子代哮喘易感性，表现为中性粒细胞浸润增多和花生四烯酸代谢通路激活，并发现Aloxs12e上调与HPGD下调是关键机制。

　　

曾德瑞|胡立海|任科|李一昌|李东梅|史斌

中国江苏省宿迁市，南京大学医学院宿迁市人民医院（南京鼓楼医院集团）分析化学生命科学国家重点实验室肺病与重症监护医学领域，邮编223800

摘要

新型全氟和多氟烷基物质（PFAS）替代品6:2氯化多氟醚磺酸（F-53B）在中国已成为全氟辛烷磺酸（PFOS）的主要替代品。其在环境和人体样本（包括脐带血）中的广泛存在对公共卫生构成了潜在威胁。本研究利用卵清蛋白（OVA）致敏的小鼠模型，探讨了生命早期接触F-53B对后代肺部发育和哮喘易感性的影响。妊娠第7天起，怀孕小鼠通过饮用水暴露于环境相关浓度的F-53B（0、0.015、0.15和1.5 mg/kg/天）。出生后第22天，后代小鼠出现了OVA诱导的哮喘。通过RNA测序和生物信息学分析，确定了F-53B的潜在靶点和致病机制。研究结果表明，生命早期接触F-53B不仅直接损害了肺上皮屏障和肺表面活性物质的稳态，还重新编程了肺部免疫微环境。在随后的过敏原刺激下，这种重新编程导致了更严重的哮喘表型，其特征是中性粒细胞浸润明显增加。转录组分析显示Alox12e上调而Hpgd下调，提示它们在F-53B诱导的哮喘易感性和表型转换中可能起作用。此外，通路富集分析揭示了花生四烯酸代谢信号通路的激活是哮喘易感性改变的关键驱动因素。这些发现为F-53B的风险评估提供了重要的毒理学证据，并为制定儿童哮喘的公共卫生保护策略提供了科学依据。

引言

过敏性哮喘是一种常见的、异质性的呼吸系统疾病，其特征是炎症细胞浸润、黏液分泌过多和气道高反应性[1]、[2]。世界卫生组织估计全球约有3亿人患有哮喘，其风险因素复杂多样，且在儿童中的发病率呈上升趋势[3]、[4]。大量证据表明，接触环境污染物是导致儿童哮喘发病率增加的重要风险因素[5]、[6]、[7]。

全氟辛烷磺酸（PFOS）被归类为持久性有机污染物（POP），根据《斯德哥尔摩公约》已被限制生产和使用[8]、[9]、[10]。因此，6:2氯化多氟醚磺酸（F-53B）作为一种新型PFOS替代品，在中国的电镀行业中被广泛用作铬雾抑制剂。F-53B现已在全球范围内分布，在海水、地表水和大气中均有检测到[11]、[12]、[13]、[14]。特别值得关注的是，F-53B已在人类脐带血中被检测到，这直接证明了生命早期接触的普遍性，而这一时期是呼吸系统发育和免疫系统建立的关键时期。

尽管F-53B被广泛使用且人类普遍接触，但关于其独特毒理学特性及其对肺部健康（尤其是哮喘易感性）影响的系统研究仍然较少。我们的初步数据表明，生命早期接触F-53B会对肺部发育产生显著毒性影响。因此，在本研究中，我们假设F-53B的发育期暴露会加剧OVA诱导的哮喘炎症，并导致后代小鼠向中性粒细胞哮喘表型转变。

为了验证这一假设，怀孕的Balb/c小鼠从妊娠第7天（GD）到出生后第21天（PND）暴露于F-53B。随后，后代小鼠接受了为期23天的OVA致敏和刺激实验。我们评估了F-53B和OVA对后代气道炎症、免疫细胞浸润和中性粒细胞功能的综合影响。这些研究结果不仅有助于加深我们对环境毒理学和呼吸系统疾病发病机制的理解，也为未来的公共卫生风险评估和干预策略提供了坚实的科学基础。

实验方法

F-53B的制备

F-53B（CAS编号73606-19-6，纯度≥99%）由上海浩虹生物医学科技有限公司（中国上海）提供。使用二甲基亚砜（DMSO）作为溶剂，制备了浓度为500 mg/L的F-53B储备液。工作溶液通过用蒸馏水稀释储备液获得。对照组和F-53B暴露组的DMSO最终浓度均维持在0.01%。

动物实验

动物实验流程如图1所示。

生命早期接触F-53B影响后代的存活和发育

生命早期接触F-53B对后代小鼠的发育产生了剂量依赖性的影响。出生后第21天（PND）时，0.015、0.15和1.5 mg/kg/天暴露组的小鼠体重显著低于对照组（图2A）。0.015 mg/kg/天组的尾长与对照组无显著差异，而0.15和1.5 mg/kg/天组的尾长显著缩短（图2B）。

讨论

长期以来，人们对哮喘的病理理解主要集中在嗜酸性粒细胞炎症和IgE依赖的肥大细胞活化上[20]、[21]、[22]、[23]、[24]、[25]。然而，最新证据挑战了这一传统观点，多项临床研究表明中性粒细胞在严重哮喘表型中起着关键作用[26]、[27]、[28]。花生四烯酸（AA）代谢途径将AA转化为多种生物活性脂质介质[29]、[30]、[31]。在受到刺激时，AA会被释放

结论

总之，本研究证实生命早期接触F-53B是一种强效的发育期免疫毒性物质，通过激活IL-17A轴和干扰花生四烯酸代谢途径，使后代易患严重的中性粒细胞哮喘表型。这些发现揭示了F-53B暴露与严重非2型呼吸系统疾病风险增加之间的明确机制联系。未来的研究应探索针对HPGD或ALOX12E活性的治疗干预措施。

作者贡献声明

李一昌：撰写、审稿与编辑、监督、资金获取。李东梅：方法学研究。任科：方法学研究。史斌：撰写、审稿与编辑、监督、资金获取。胡立海：撰写、审稿与编辑、方法学研究、实验设计、概念构建。曾德瑞：撰写初稿、数据可视化、方法学研究、实验设计、数据分析、概念构建

利益冲突声明

作者声明没有可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

资助声明

本研究得到了国家自然科学基金（编号42477460）的支持。

利益冲突声明

作者声明没有可能影响本文研究的财务利益或个人关系。