环境中具有生物学意义浓度的PFDA（全氟二酸）会通过干扰巨噬细胞对凋亡肠道上皮细胞的吞噬作用，从而加重炎症性肠病的发生

《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Environmentally relevant concentrations of PFDA exacerbate inflammatory bowel disease through impairing macrophagic efferocytosis of apoptotic intestinal epithelial cells

　　崔珍艳|王宇伟|卢凯安|费小红|张佳禾|刘泽坤|倪恒|钟嘉敏|万索菲娅·敏华|陈雅霞|吴一华|夏大静
中国浙江省大学医学院公共卫生学院毒理学系及妇女医院妇科肿瘤学系，杭州

**摘要**
全氟癸酸（PFDA）属于全氟和多氟烷基物质（PFAS）家族，广泛应用于工业和消费品中。该化合物具有生物累积性，引发了人们对人类接触后健康影响的严重担忧，主要通过受污染的饮用水和饮食途径摄入。先前的研究表明，PFDA暴露与炎症性肠病（IBD）存在不良关联，但其背后的机制尚不清楚。本研究旨在探讨PFDA对IBD进展的影响，阐明相关机制，并确定潜在的治疗靶点。我们采用基于人群的分析方法、RNA测序以及体外和体内实验，来揭示PFDA诱发IBD加重的机制，并探索可能的干预措施。研究结果表明，PFDA通过诱导巨噬细胞衰老来加剧IBD的进程，从而影响凋亡肠上皮细胞的吞噬作用。值得注意的是，二甲双胍可以对抗这种由PFDA引发的病理反应。这些发现确立了PFDA的促炎机制，并突显了二甲双胍作为潜在治疗剂的潜力，为PFAS的风险评估和疾病管理提供了新的见解。

**1. 引言**
全氟和多氟烷基物质（PFAS）因其卓越的化学稳定性和环境持久性而广泛用于工业和消费品中（van Beijsterveldt等人，2022年；Evich等人，2022年）。随着对某些传统化合物（如全氟辛烷磺酸（PFOS）的监管限制（Cheng等人，2023年），新型PFAS（如全氟癸酸（PFDA）被开发为替代品）。PFDA目前被用于多种产品中，包括食品包装、炊具和灭火泡沫。该化合物与其前体化合物具有相似的化学性质，具有高肠道吸收率以及长达728–1057天的生物半衰期（Abraham等人，2024年）。由于PFDA的生物累积性，人类主要通过受污染的饮用水和饮食途径接触该物质（Susmann等人，2019年；Wang等人，2021年），可能导致其在体内蓄积。2019年中国对孕妇进行的一项研究显示，血清中PFDA的最高浓度可达296 nM（Xu等人，2020年）。证据表明，PFAS的生物累积会引发多系统毒性，影响肝细胞（Ojo等人，2022年）、肾单位（Gao等人，2020年）、生殖和发育（Xiao等人，2025年；Liu等人，2024年）。然而，作为一种新型PFAS，PFDA的毒性效应仍大部分尚未被探索。

近年来，我们的研究团队调查了环境中的PFDA暴露与炎症性肠病（IBD）进展之间的关联。IBD是一种影响所有年龄段的普遍疾病，2019年全球报告的病例约为490万例（Wang等人，2023a）。其病因涉及遗传和环境因素等多种因素，导致结肠免疫反应异常（Zhang，2014年）。新兴证据表明，PFDA等污染物可能通过破坏肠道稳态来触发IBD（Ananthakrishnan等人，2018年）。

肠道微环境由上皮细胞、免疫细胞、肠道微生物群、细胞外囊泡等成分构成，这些成分之间的相互作用对于维持肠道稳态至关重要（Shen等人，2022年；Zhang等人，2026年；Lu等人，2025年；Zhang和Wang，2025年）。在这一微环境中，巨噬细胞及其前体单核细胞构成了肠道免疫细胞的主要组成部分（Mitsialis等人，2020年）。它们通过吞噬和降解凋亡的肠上皮细胞（ACs）发挥核心调节作用，这是IBD的关键生物标志物（Zhang等人，2022年；Wang等人，2023b）。这种称为吞噬作用的稳态调节过程具有抗炎作用（Wang等人，2023c；Kourtzelis等人，2019年），但在IBD中常常受损（Wu等人，2024年）。巨噬细胞功能障碍与细胞衰老相关（Hernandez-Segura等人，2018年），衰老的特征是细胞周期终止及衰老相关分泌表型（SASP）因子的活化（Melo Dos Santos等人，2024年）。值得注意的是，炎症是IBD的主要症状之一，也被认为是加速衰老的关键因素（Li等人，2023年）。因此，吞噬作用受损、巨噬细胞衰老和炎症之间的相互作用构成了IBD的关键病理轴。然而，环境因素（如PFAS）如何破坏这一相互关联的网络仍不完全清楚。

在之前的一项研究中，我们表明环境中的PFDA暴露通过与肠道巨噬细胞的相互作用加剧了IBD的进展（Cui等人，2024年）。然而，鉴于肠道微环境的复杂性，仅关注巨噬细胞不足以解释PFAS介导的免疫细胞群体与肠上皮细胞之间的相互作用。此外，PFDA诱导的巨噬细胞衰老机制及其与IBD中吞噬功能障碍的关联仍不甚明了。因此，本研究旨在系统地描述PFDA对肠道微环境的多元化影响，以发现PFDA相关IBD进展的新治疗靶点。

在本研究中，我们使用体外和体内模型来探讨PFDA暴露对肠道微环境中巨噬细胞与肠上皮细胞相互作用的影响，重点关注吞噬能力的变化。鉴于吞噬作用受损与巨噬细胞衰老之间的关联，我们通过RNA测序（RNA-seq）结合体外和体内实验评估了巨噬细胞的衰老表型并确定了相应机制。研究发现，PFDA会破坏肠道微环境的稳态，并发现二甲双胍是一种能够靶向衰老巨噬细胞的临床药物，可缓解PFDA相关的IBD进展。通过构建一个将PFDA诱导的巨噬细胞功能障碍与炎症疾病加重联系起来的不良后果通路（AOP）框架，本研究为环境污染物的免疫毒性提供了新的见解。这些发现为PFDA的风险管理和相关炎症性疾病的治疗策略开发奠定了基础。

**2. 材料与方法**
2.1. PFDA暴露
为了首次确定环境中的PFDA暴露水平，我们全面回顾了先前报道的人类群体PFDA暴露水平。如表1所示，研究发现人类血清中的PFDA浓度可高达296.4 nM。根据这些内部暴露值并考虑环境相关性，我们为细胞暴露实验确定了浓度范围（0 nM、25 nM、50 nM、100 nM、200 nM、400 nM）。

**表1. 以往研究中报道的最大血清PFDA浓度**
| 国家 | 年份 | 浓度（ng/mL） | 浓度（nM） | 参考文献
| --- | --- | --- | --- | ---
| 中国 | 2019 | 2008 | 152.3 | 146
| 中国 | 2020 | 105.7 | 296.4 | 284 | Xu H等人（Xu等人，2020年）
| 中国 | 2020 | 101 | 96.5 | Bao J等人（Bao等人，2022年）
| 美国 | 2024 | 75.8 | 147.5 | Criswell RL等人（Criswell等人，2024年）
| 美国 | 2006 | 52.5 | 102.1 | Fan H等人（Fan等人，2014年）
| 意大利 | 2019 | 35.8 | 69.6 | Zare Jeddi M等人（Zare Jeddi等人，2021年） |

2.2. 吞噬作用检测
使用CMFDA（YEASEN，中国）对NCM460肠上皮细胞进行荧光标记，并通过TNF-α处理诱导其凋亡（YEASEN，中国）（Kim等人，2021年；Harit等人，2023年）。在本研究中，所有用于吞噬作用检测的凋亡细胞均为经过诱导凋亡的NCM460肠上皮细胞。凋亡细胞用PBS洗涤两次，然后以10:1的比例与预处理的巨噬细胞共培养24小时。吞噬荧光标记凋亡细胞的巨噬细胞会获得荧光，通过Bx63荧光显微镜检测并用流式细胞术量化。共培养后，收集上清液，并使用SpectraMax iD5平板读数器（Molecular Devices，美国）检测残余凋亡细胞的荧光强度。

2.3. IBD小鼠模型
为了建立IBD模型，我们从上海SLAC实验动物有限公司（上海）获取8周大的雄性C57BL/6小鼠，连续6天在饮用水中添加2.5%的硫酸右旋糖酐（DSS）。实验组每天给予PFDA（8.31 μg/kg，肌肉注射）和二甲双胍（125 μg/kg，腹腔注射）（Cui等人，2024年；Li等人，2020年），开始时间为DSS给药前一天。PFDA溶于芝麻油中经口给药，二甲双胍溶于生理盐水中腹腔注射。对照组给予等量的溶剂。第九天对小鼠实施安乐死。按照我们之前的研究方法（Cui等人，2024年），测量体重减轻、疾病活动指数（DAI）评分、结肠长度以及苏木精-伊红（H&E）染色结果。样本量根据广泛接受的标准（Sanmarco等人，2022年；Yu等人，2024年）设为每组5只小鼠，遵循3R原则（替换、减少、优化），特别是使用最小数量的动物来获得统计学上可靠的结果（Tannenbaum和Bennett，2015年）。

2.4. 伦理声明
本研究已获得浙江大学动物使用伦理委员会的批准（批准编号：ZJU20241159，中国）。

2.5. 原代细胞的分离
为了分离原代腹腔巨噬细胞（PMs），将小鼠腹腔注射3%的thioglycollate培养基，并在五天后实施安乐死。然后冲洗腹腔，通过70 μm细胞过滤器过滤，离心获得细胞沉淀。将获得的细胞接种到细胞培养板上。PM的分离遵循先前建立的方案（Huang等人，2021年）。将结肠的黏膜层切成小块，在含有5 mM EDTA（Beyotime，中国）和1 mM DTT（Beyotime，中国）的1×HBSS中预消化两次，每次20分钟，温度为37℃。剩余组织在含有0.05 g胶原酶D（Roche，瑞士）、0.05 g DNase I（Sigma，美国）和0.3 g dispase II（Roche，瑞士）的100 mL PBS中消化两次，每次20分钟，温度为37℃。随后离心获得细胞，并用40/80% Percoll梯度（YEASEN，中国）进行纯化。

2.6. 细胞培养和试剂
RAW264.7和NCM460细胞在含有10%胎牛血清和1%青霉素-链霉素的DMEM中培养。分离出的PMs在含有10%胎牛血清和1%青霉素-链霉素的1640培养基中培养。细胞在37℃、5% CO2的 humidified孵育箱中培养。PFDA溶于DMSO中，以0.1% DMSO作为对照。细胞系和化学试剂的来源列在补充材料中的表S1中。

2.7. 蛋白质免疫印迹（Western blot）
使用Western blot分析巨噬细胞衰老、炎症和吞噬功能障碍相关的蛋白质水平变化。方案描述见补充材料，并与我们之前的研究一致（Cui等人，2024年；Huang等人，2021年；Yuan等人，2023年）。本研究中使用的抗体列在补充材料中的表S2中。

2.8. 定量实时PCR
为了量化PFDA暴露和治疗干预对基因表达的影响，实施了定量实时PCR（qPCR）。方案描述见补充材料，并与我们之前的研究一致（Cui等人，2024年；Huang等人，2021年；Yuan等人，2023年）。所用引物序列列在补充材料中的表S3中。

2.9. 细胞质和核蛋白提取
提取过程遵循Nuclear and Cytoplasmic Protein Extraction Kit（P0028，Beyotime，中国）。更多细节见补充材料。

2.10. 免疫荧光染色
使用NF-κB（AN365，Beyotime，中国）抗体进行染色，详细方案见补充材料，与我们之前的研究一致（Cui等人，2024年）。图像由Bx63 Olympus显微镜（Olympus，日本）捕获。

2.11. 活性氧（ROS）水平的检测
使用Reactive Oxygen Species Assay Kit（50101ES01，Yeasen，中国）检测活性氧（ROS）。图像由Bx63 Olympus显微镜（Olympus，日本）捕获。详细描述见补充材料。

2.12. β-半乳糖苷酶（SA-β-Gal）染色
使用Senescence β-Galactosidase Staining Kit（C0602，Beyotime，中国）进行SA-β-Gal染色。图像由Bx61 Olympus显微镜（Olympus，日本）捕获。详细描述见补充材料。

2.13. RNA测序（RNA-seq）
巨噬细胞暴露于0/200 nM PFDA 24小时后，使用Trizol（Sagon，中国）提取总RNA。所有符合条件的样本均在Illumina平台上进行测序（Tsingke Biotech）。差异表达基因（DEGs）的识别标准为P值<0.05且倍数变化≥2。基因集富集分析（GSEA）使用Broad Institute的GSEA软件（版本3.0）进行（http://software.broadinstitute.org/gsea/index.jsp）。

2.14. NHANES数据分析
基于2009–2010年全国健康与营养调查（NHANES）的数据，本研究探讨了PFDA暴露与IBD风险之间的关联。我们纳入了在该调查周期内完成PFDA检测和IBD问卷调查的参与者。## PFDA检测过程

血清样本经过处理、储存后，被送往疾病控制与预防中心（CDC）国家环境健康中心的环境健康实验室科学部门进行分析。对于检测限（LOD）以下的每个浓度值，NHANES将其替换为LOD除以平方根2所得的结果。在我们的分析中，血清中的PFDA浓度根据血清白蛋白水平进行了调整，并通过对数转换以符合正态分布。IBD的诊断基于问卷中的自我报告结果。逻辑回归模型根据年龄（连续变量）、性别（男性/女性）、种族（非西班牙裔白人、非西班牙裔黑人、墨西哥裔美国人和其他）、BMI（体质指数）以及相对于联邦贫困线的家庭收入进行了调整。生成了风险比值比（OR）和95%置信区间（CI）。所有分析均使用R版本4.0.3（R开发核心团队）进行。

## 统计分析

使用GraphPad Prism 9进行统计分析。对于正态分布的测量数据，结果以均值±标准差（SD）的形式呈现。在比较时，采用了方差分析（ANOVA）。具体的ANOVA方法选择如下：当仅涉及一个自变量时使用单因素ANOVA；对于来自同一受试者在不同时间点的多次测量值，则使用重复测量ANOVA。当任一ANOVA方法检测到显著差异时，根据研究目的进行事后多重比较：比较多个实验组与单一对照组时使用Dunnett检验；所有组之间的成对比较使用Tukey's HSD检验。P<0.05被视为具有统计学意义。

## 结果

### 3.1 PFDA暴露增加了特定人群中IBD的风险

基于2009–2010年的NHANES数据，本研究调查了PFDA暴露与IBD风险之间的关联。共有1234名参与者被纳入研究，他们在调查周期内完成了血清PFDA测量和IBD问卷填写（图1A）。在整体研究人群中，未观察到PFDA暴露与IBD风险之间的显著关联；然而，在墨西哥裔美国人亚组中发现了显著的阳性关联（OR = 3.09，95% CI：1.25–7.65，P = 0.022）（图1B）。这些发现表明，PFDA暴露可能与特定人群中IBD风险增加有关，提示其在易感人群中可能增加IBD风险的潜在作用。

### 3.2 低剂量PFDA暴露损害了巨噬细胞的吞噬能力

巨噬细胞（PMs）预先用不同浓度的PFDA处理24小时。通过流式细胞术检测巨噬细胞吞噬凋亡的NCM460肠上皮细胞的荧光强度。然后将巨噬细胞与凋亡的NCM460肠上皮细胞共培养后，检测未被巨噬细胞吞噬的上清液中的凋亡细胞荧光强度。通过免疫荧光分析，观察巨噬细胞吞噬凋亡NCM460肠上皮细胞的代表图像。*P<0.05、**P<0.01、***P<0.001，由单因素ANOVA和Dunnett检验得出（n=3）。误差条表示均值±标准差。

### 3.3 低剂量PFDA暴露通过促进巨噬细胞衰老诱导巨噬细胞衰老

本研究通过qPCR、Western blot、免疫荧光和SA-β-Gal染色评估了PFDA暴露是否导致巨噬细胞衰老。在早期研究中，我们发现PFDA对巨噬细胞具有促炎作用，并观察到PFDA处理后SASP因子（如IL-1β和IL-6）的增加（Cui等人，2024年）。先前的研究表明，炎症环境可促进细胞衰老，这种现象也称为炎症老化（Li等人，2023年）。这些发现促使我们进一步探究PFDA暴露是否会导致巨噬细胞衰老。结果显示，PFDA暴露导致SASP因子的表达量随剂量和时间的增加而增加（图2A、E）。Western blot结果显示，在较高PFDA浓度和较长暴露时间下，LaminB1蛋白水平下降，而p53和p21蛋白水平上升（图2B、F）。PFDA暴露还与ROS水平升高（图2C、G）和SA-β-Gal沉积增加（图2D、H）相关。RAW264.7巨噬细胞也表现出类似的结果（图S2）。总体而言，PFDA暴露以剂量和时间依赖的方式降低了巨噬细胞的吞噬功能。

### 3.4 低剂量PFDA激活了巨噬细胞中的NF-κB信号通路

接下来，通过RNA-seq分析探究了PFDA诱导巨噬细胞衰老的机制。RNA-seq数据的GSEA分析显示，在200 nM PFDA处理的巨噬细胞中，与炎症反应和细胞衰老相关的基因集显著富集（图3A、B）。具体来说，PFDA暴露显著上调了Cgas、Sting1和Rela基因。这一基因特征与非典型cGAS/STING/NF-κB信号通路的激活一致，其中NF-κB是PFDA诱导炎症的关键效应因子（图3C）。

### 3.5 抑制NF-κB可部分恢复PFDA引起的巨噬细胞损伤和衰老

通过抑制NF-κB，先前由PFDA引起的衰老相关变化得到了缓解。这包括SASP因子表达的减少（图4A）、LaminB1水平的升高以及p53和p21水平的下降（图4B），细胞内ROS水平的正常化（图4C），以及SA-β-Gal水平的部分恢复（图4D）。免疫荧光染色进一步证明，在抑制NF-κB后，PFDA引起的巨噬细胞吞噬功能得到恢复。总体而言，NF-κB的抑制与PFDA处理巨噬细胞中衰老相关标志物和吞噬功能的部分恢复正常有关。

### 3.6 二甲双胍部分逆转了PFDA引起的巨噬细胞衰老和损伤

二甲双胍是一种广泛用于治疗糖尿病的药物，因其抗衰老特性而受到关注（Bharath等人，2020年；Yang等人，2024年）。该药物易于获取，并已广泛应用于临床，进一步证明了其可靠性。基于此，我们研究了二甲双胍是否可以抑制巨噬细胞衰老并减轻PFDA引起的巨噬细胞损伤。与单独使用PFDA相比，联合使用二甲双胍可以降低SASP因子水平，减少p53和p21蛋白水平，降低ROS水平，防止SA-β-Gal沉积，并增加LaminB1蛋白水平（图5A-D）。这些结果表明，二甲双胍可以有效缓解PFDA引起的巨噬细胞衰老。此外，二甲双胍显著缓解了PFDA引起的吞噬作用损伤，这体现在巨噬细胞的荧光强度增加以及剩余的ACs（图5E-G）的荧光强度降低。总体而言，二甲双胍联合治疗减轻了巨噬细胞中与PFDA相关的衰老标志物和吞噬功能缺陷，显示出其作为治疗干预措施以减轻PFDA相关免疫毒性效应的潜力。下载：下载高分辨率图片（676KB）下载：下载全尺寸图片

图5. 二甲双胍部分逆转了PFDA引起的巨噬细胞衰老和吞噬能力受损。(A) SASP标志物的qPCR结果。(B) 衰老标志物的Western blot结果。(C) 通过免疫荧光检测到的巨噬细胞中ROS水平的代表性图像。(D) 巨噬细胞中SA-β-Gal染色的代表性图像。(E) 检测上清液中未被巨噬细胞吞噬的凋亡NCM460肠上皮细胞的荧光强度。(F) 通过流式细胞术检测吞噬凋亡NCM460肠上皮细胞的巨噬细胞的荧光强度。(G) 通过免疫荧光检测到的吞噬凋亡NCM460肠上皮细胞的巨噬细胞的代表性图像。*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001，****P < 0.0001，采用Tukey's HSD测试的单因素方差分析（n = 3）。误差条表示平均值±标准差。

3.7. 二甲双胍抑制了PFDA加剧的IBD进展

体外实验表明，PFDA诱导巨噬细胞衰老并损害吞噬作用，而吞噬作用是通过吞噬凋亡细胞来缓解炎症的关键过程。因此，这种损伤通常会加剧炎症并导致不良的临床结果。我们建立了一个DSS诱导的IBD模型，以进一步研究二甲双胍在体内PFDA加剧的IBD进展中的作用（图6A）。PFDA暴露加剧了肠道炎症，导致更严重的体重下降、更高的DAI评分和更短的结肠长度（图6B-E）。H&E染色显示PFDA处理的小鼠结肠组织严重退化（图6F）。经过二甲双胍联合治疗后，体内PFDA加剧的肠道炎症得到了逆转（图6B-F）。我们进一步分离并观察了原代肠巨噬细胞中的衰老生物标志物。PFDA暴露导致p53和p21蛋白水平升高，LaminB1蛋白表达降低（图6G），以及SASP因子水平升高（图6H）。这些结果表明，PFDA处理组的肠巨噬细胞发生了衰老，而二甲双胍联合治疗逆转了这些效应（图6G, H）。最后，PFDA暴露下调了与吞噬作用相关的蛋白质（GLUT1和MCT1）及其相应基因（Slc2a1和Slc16a1），这些也通过二甲双胍联合治疗得到了改善（图6G, H）。综上所述，二甲双胍减轻了PFDA相关的肠道炎症，逆转了体内衰老和吞噬作用标志物的变化，表明该药物可能是治疗PFDA加剧的肠道炎症的潜在靶点药物。下载：下载高分辨率图片（873KB）下载：下载全尺寸图片

图6. 二甲双胍抑制了PFDA加剧的IBD进展。(A) DSS诱导的IBD模型流程图 (B) 体重下降 (C) DAI评分 (D) 四组小鼠的结肠长度统计分析 (E) 四组小鼠的结肠长度代表性图像 (F) 原代肠巨噬细胞中衰老和吞噬作用标志物的Western blot结果 (H) 原代肠巨噬细胞中SASP和吞噬作用标志物的qPCR结果。*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001，采用重复测量方差分析或Tukey's HSD测试的单因素方差分析（n = 5）。误差条表示平均值±标准差。

4. 讨论

PFAS广泛应用于纺织品、食品包装和不粘锅中，导致人类普遍接触（van Beijsterveldt等，2022年；Evich等，2022年）。在这些化合物中，PFDA已被证明具有促进炎症的作用（Wang等，2020年；Zhou等，2017年）；然而，PFDA暴露与IBD进展之间的机制尚未完全了解。基于我们之前的研究，即环境相关的PFDA暴露会加剧实验性IBD模型中的肠道炎症，本研究整合了群体水平和细胞证据，阐明了PFDA如何促进IBD进展。对NHANES数据的分析显示，PFDA暴露与特定亚组的IBD风险之间存在正相关关系，从而提供了基于群体的证据。基于这些发现，我们揭示了一种新的致病机制，即PFDA引起的炎症促进了巨噬细胞衰老，导致凋亡肠上皮细胞的吞噬作用受损。这种细胞间交流的破坏重塑了肠道微环境，最终加速了IBD进展。重要的是，通过构建一个AOP框架，本研究扩展了我们之前的研究，并为环境PFDA风险管理和针对PFDA暴露较高人群的精准治疗干预提供了转化意义。

先前的流行病学研究表明，接触某些PFAS（包括PFDA）与IBD风险呈正相关（Agrawal等，2024年）。在本研究中，我们使用公开可用的NHANES数据进行了流行病学关联分析。结果显示，在墨西哥裔美国人亚组中，PFDA暴露与IBD风险显著正相关（图1B）。众所周知，IBD具有明显的遗传易感性成分（Cadwell和Loke，2025年）。在墨西哥裔美国人中观察到PFDA特异性增加的IBD风险，表明PFDA毒性与该人群的独特遗传背景可能存在相互作用，突显了该人群对PFDA暴露的易感性。这些发现表明，PFDA可能在具有特定遗传背景的亚组中具有特定的促进IBD的作用。需要注意的是，这一结果的普遍性有限，且这种亚组分析受到样本量小和缺乏肠道微生物群数据的限制。此外，由于NHANES的横断面设计的固有局限性，无法建立因果关系。因此，这一发现应被视为一个额外的线索。需要更多的基于群体的证据，其潜在的毒性效应需要通过进一步的实验研究来验证。

肠道微环境的稳态依赖于免疫细胞和上皮细胞之间的协调相互作用。在肠道微环境中，巨噬细胞及其前体单核细胞构成了主要的免疫细胞群体，而肠上皮细胞是肠道屏障的重要组成部分（Mitsialis等，2020年；Zhang等，2022年）。因此，这两者之间的相互作用塑造了肠道稳态并调节IBD的进展。在IBD中，肠上皮细胞发生大量凋亡，需要巨噬细胞介导的吞噬作用来防止过度炎症（Meriwether等，2022年；Dave等，2024年）。与先前的研究一致，这些研究表明吞噬作用受损会加速IBD进展（Wu等，2023年），我们的研究表明PFDA暴露显著损害了巨噬细胞的吞噬能力并加剧了IBD。使用带有荧光标记的凋亡细胞的共培养系统，我们观察到在100 nM的PFDA暴露浓度下巨噬细胞的吞噬作用显著受到抑制。在200 nM的浓度下——这一浓度先前在人血清中被检测到（Xu等，2020年）——吞噬作用受到最严重的抑制。这些发现表明，环境PFDA暴露损害了巨噬细胞的吞噬能力并破坏了巨噬细胞-肠上皮细胞之间的相互作用，从而损害了肠道稳态并促进了IBD的进展。

接下来，我们试图确定PFDA引起的吞噬功能障碍的细胞机制。衰老细胞的特征是细胞周期停滞、功能下降以及SASP的获得（López-Otín等，2013年）。在巨噬细胞中，衰老与吞噬功能丧失密切相关（Xu等，2023年；De Maeyer和Chambers，2021年），并且通常由炎症触发（Franceschi等，2018年；Franceschi和Campisi，2014年；Di Giosia等，2022年），这种现象被称为炎症衰老。我们表明PFDA诱导了巨噬细胞的衰老表型，表现为p21和p53表达增加，SASP因子水平升高，LaminB1表达降低，ROS水平升高，以及SA-β-Gal的积累。我们确认PFDA诱导的衰老巨噬细胞在吞噬能力方面表现出显著的功能障碍。值得注意的是，这种损伤可以通过二甲双胍治疗得到缓解，这表明针对巨噬细胞衰老和吞噬作用的治疗干预可能是一种可行的治疗策略，适用于如IBD等炎症性疾病（Liu等，2023年；Poon和Ravichandran，2024年）。

我们之前的研究已经将cGAS/STING/NF-κB信号通路 implicated在PFDA诱导的IBD进展中（Cui等，2024年），其中NF-κB激活导致巨噬细胞分泌炎症因子（Salminen等，2008年）。我们假设这一过程的结果会导致巨噬细胞衰老。为了验证这一点，我们首先通过RNA-seq和体外实验验证了NF-κB通路的激活。在抑制NF-κB激活后，我们观察到巨噬细胞的衰老表型和吞噬能力得到了恢复，从而证明了NF-κB在连接PFDA诱导的炎症与巨噬细胞衰老和吞噬功能障碍中的核心作用。

基于这些发现，我们寻求确定针对PFDA加剧的IBD的靶向治疗干预措施。二甲双胍是一种广泛使用的、耐受性良好且成本效益高的抗糖尿病药物，因其抗衰老特性而成为一个有前景的候选药物（Soukas等，2019年）。在PFDA处理的小鼠中，二甲双胍有效地减轻了巨噬细胞衰老，恢复了吞噬能力，并缓解了IBD症状。这是首次提供证据表明二甲双胍在减轻PFDA加剧的肠道炎症方面的潜力，突显了其在IBD治疗中的治疗前景，特别是在PFDA暴露水平较高的人群中。

总之，我们的研究发现，环境浓度的PFDA通过非经典的cGAS/STING/NF-κB信号通路驱动巨噬细胞衰老，导致巨噬细胞对凋亡肠上皮细胞的吞噬作用受损，从而加剧了IBD的进展。此外，我们确定二甲双胍是一种潜在的靶向疗法，能够缓解PFDA暴露加剧的IBD进展。然而，也应承认本研究的若干局限性。首先，我们研究中使用的DSS诱导的IBD模型代表的是急性肠道炎症，而不是慢性形式；因此，我们的发现主要反映了PFDA对IBD急性期的影响，将其推广到慢性形式时应谨慎。其次，尽管通过整合RNA-seq、体外和体内方法验证了NF-κB是关键介质，但PFDA的毒性可能是多因素的，其他机制也可能导致疾病恶化。此外，虽然我们的流行病学分析支持PFDA暴露与IBD风险之间的关联，但样本量小和NHANES横断面设计的固有局限性突显了需要进一步的基于群体的证据。此外，在将二甲双胍应用于临床实践时需要谨慎，因为IBD患者中的PFDA暴露水平、最佳二甲双胍剂量及其长期安全性仍不清楚。此外，鉴于二甲双胍是一种多靶点药物，其潜在机制仍有待进一步探索。未来结合机制毒理学、纵向人类队列和干预试验的研究对于完善PFAS风险评估和制定监管和治疗策略至关重要。这些努力将有助于推进PFAS的标准化监管，并促进公共卫生。总体而言，我们的工作为PFDA如何破坏肠道微环境中的巨噬细胞-上皮细胞相互作用从而驱动IBD提供了机制框架，并为高PFDA暴露人群的IBD管理提供了治疗途径。

5. 结论

我们的研究表明，PFDA通过cGAS/STING/NF-κB信号通路诱导巨噬细胞衰老，导致巨噬细胞对凋亡肠上皮细胞的吞噬作用受损，从而加剧了IBD的进展。此外，二甲双胍可以有效挽救PFDA促进的IBD进展。我们的研究阐明了PFDA促进的IBD进展的机制，为PFAS化合物的管理提供了理论基础，并为PFDA促进的IBD提供了潜在的治疗选择。