项目文章Environ Int | “持久性化学品”PFAS如何悄然损伤大脑？河南医药大学团队揭示其破坏成体海马神经发生与

全氟和多氟烷基物质（PFAS）是一类人工合成的含氟化合物，因其碳-氟键极其稳定、在环境中极难降解，而被冠以“持久性化学品”之名。自20世纪中叶起被广泛用于消防泡沫、不粘涂层、防水织物及化妆品等，如今已广泛存在于土壤、水体、饮食乃至人体中。尽管以全氟辛酸（PFOA）、全氟辛烷磺酸（PFOS）为代表的长链PFAS正逐步被限制，其短链PFAS及其替代品（如HFPO-DA，商业上称为GenX）亦已广泛进入环境。脑组织富含脂质，而PFAS具有亲脂性并可跨越血脑屏障。目前，其与认知下降、神经发育异常及神经退行性疾病的关联日益受到关注，但PFAS是否及如何影响成体海马神经发生（AHN）、进而损害学习记忆与情绪调控，既往机制尚不清楚。

2026年9月，河南医药大学王现伟教授、杨慈清教授、李辞霞讲师团队在 Environment International（IF 10.2）在线发表了题为“PFAS disrupt adult hippocampal neurogenesis and synaptic remodeling associated with NOX2/ROS/ferroptosis activation”的研究论文。该研究以成年雄性小鼠为模型，通过每日灌胃分别给予PFOA或GenX两种剂量，考察PFAS对海马突触重塑、成体海马神经发生、小胶质细胞形态及氧化还原稳态等的影响，证实PFOA与GenX可在海马蓄积并破坏突触重塑与神经发生，同时伴随氧化应激与铁死亡相关分子改变，为PFAS神经毒性的机制解析与风险评估提供了新视角。中科新生命荣幸为该研究提供了全氟化合物检测服务。

 

研究材料

成年雄性ICR小鼠（2月龄）；每日经口灌胃给予PFOA或GenX，剂量为2 mg/kg/day或10 mg/kg/day，连续暴露28天。

 

研究内容

 

1. PFOA和GenX暴露降低生存率并诱导肝肿大

随暴露时长与剂量增加，小鼠存活率下降（28天终点：PFOA2 90%、PFOA10 75%、GenX2 90%、GenX10 70%），PFOA10组体重较对照降低约19%，各暴露组肝体比升高（PFOA组更明显）。对低剂量暴露组（2 mg/kg/day）开展了内暴露检测，PFOA2组血清PFOA达40–64 μg/mL、脑组织155–277 ng/g，分别较对照组升高约493倍与5.7倍；GenX2组血清GenX为1.2–1.6 μg/mL、脑组织7.4–18.7 ng/g，分别升高约219倍与4.7倍，证实反复经口暴露后两类化合物均可蓄积于体循环并穿透中枢神经。

图1 PFOA和GenX暴露对小鼠生存和体重的影响

 

2. PFOA和GenX暴露改变了OFT和EPM的行为表现

在开场实验（OFT）与高架十字迷宫（EPM）中，PFOA与GenX暴露均伴随中央区/开臂的探索距离、停留时间与进入次数下降，以PFOA10组变化最大（分别较对照低66.3%、64.5%与66.6%）；其中低剂量PFOA与GenX主要表现为开臂探索减少，提示焦虑样行为倾向。

图2 PFOA和GenX暴露改变了OFT和EPM的行为表现

 

3. PFOA和GenX暴露会损害小鼠的学习和记忆能力

Morris水迷宫（MWM）显示，训练第4天PFOA2、PFOA10与GenX10组的逃避潜伏期分别为对照的1.6、1.9与1.9倍；测试期中三组穿越平台次数减少57.3%、50.0%与54.4%，高剂量组在目标象限停留时间较对照低37%，且各组游泳速度无差异，排除运动功能障碍干扰。结果表明PFOA与GenX均可损害空间学习与记忆。

为进一步探究PFAS诱发记忆损伤的机制，采用高尔基染色法观察海马颗粒细胞中的树突棘，并进行形态学和定量分析。结果显示PFOA10组树突棘密度降低，蘑菇型树突棘与细型树突棘减少约23%–49%，短粗型树突棘比例升高约1.3倍。WB实验结果提示PFOA主要下调突触后致密区蛋白（PSD95），GenX主要下调突触前蛋白突触素（synaptophysin），这种突触前/后区室的差异化易损性，可能解释了PFOA与GenX所致行为异常的差别。总之，暴露于PFAS（PFOA和GenX）可能导致小鼠的学习和记忆障碍，改变神经元突触的形态和功能，尤其是损害海马突触。

图3 PFOA和GenX暴露会损害小鼠的学习和记忆能力

 

4. PFOA和GenX暴露会导致AHN功能障碍

在齿状回颗粒下层（SGZ），BrdU+NeuN+与BrdU+GFAP+细胞较对照降低59.2%–67.3%，提示PFAS减少了神经干细胞的存活及其向成熟神经元的分化。增殖实验中，PFOA10组24小时BrdU+细胞短暂升高，但至28天时PFOA2、PFOA10、GenX2组BrdU+细胞分别减少43.3%、54.2%与52.8%，新生细胞存活率（28天/24小时）在PFOA10与GenX2组分别降低72.2%与43.9%。更关键的是，放射状胶质样细胞（RGLs）的垂直（不对称）分裂比例在PFOA10与GenX10组升高约1.8倍——不对称分裂会随时间消耗神经干细胞池，可能造成海马功能的长期缺损。

图4 PFOA和GenX暴露损害成体海马神经发生

 

5. PFOA和GenX诱导小鼠海马小胶质细胞的激活

暴露于PFOA和GenX后，齿状回（DG）中的小胶质细胞数量显著增加，相较对照组增加了1.38至1.57倍，伴有明显的形态变化，表明小胶质细胞激活。在PFOA2、PFOA10和GenX10组中，胞体面积、突端数及小胶质突起总和均有不同程度升高，表明小胶质细胞的活化和增殖增加。Fractal与Sholl分析显示，暴露后小胶质细胞密度（胞体面积/凸包面积）下降、凸包面积与周长增大，Sholl交点数显著增加。表明PFOA和GenX都会改变小胶质细胞形态，明显的形态变化可能反映不同的激活状态。高剂量PFOA组和GenX组的形态变化更为明显，而低剂量GenX组则表现相对较为轻微。

图5 PFOA和GenX激活并增加海马小胶质细胞

图6 PFOA和GenX促进高度分支/浓密的小胶质表型

 

6. PFOA和GenX触发氧化应激与铁死亡相关标志物改变

PFAS暴露后，DG与CA1区神经细胞层变薄、核固缩。海马活性氧（ROS）与丙二醛（MDA）分别升高约2.0–4.5倍与1.2–1.4倍，谷氨酸降低29%–38%，表明氧化还原稳态和谷氨酸代谢受到破坏。NOX2亚基GP91 phox和P22 phox的表达分别增加了1.5-2.3倍和1.6-2.6倍，相反，铁死亡相关蛋白SLC7A11、Gls2和Gpx4显著下调。这些结果表明，PFOA和GenX暴露与海马体中氧化应激增加、NOX2相关蛋白表达改变以及铁死亡相关标志物的变化有关，并伴随海马神经元的形态学改变。

图7 PFOA和GenX诱导海马神经元损伤

图8 PFOA和GenX触发氧化应激与铁死亡相关改变

 

总结

该研究表明，PFOA与GenX（尤其在高剂量下）可在海马蓄积并破坏突触重塑与成体神经发生，伴随焦虑样与空间学习记忆行为异常、小胶质细胞形态活化、氧化应激及铁死亡相关分子改变。PFOA主要损害突触后膜、GenX主要损害突触前膜的差异化易损性，或可解释二者行为表型的差异；而NOX2/ROS/铁死亡轴的激活，为PFAS相关神经毒性提供了潜在机制线索!

 

小编有话说

 

当“持久性化学品”PFAS 成为环境与健康研究的焦点，能否"看得更全"，往往决定了研究的起点。中科新生命近期将全氟和多氟烷基物质（PFAS）检测升级至 62 种，覆盖传统长链、新型短链替代品及多种同系物。一次检测即可描绘更完整的“持久性化学品”暴露谱，帮助您更全面地识别环境暴露来源、追踪不同替代物的迁移转化，为毒理学机制、人群暴露评估与流行病学研究提供更丰富的化合物维度!

 

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关于中科新生命

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