全氟化合物（Per- and polyfluoroalkyl substances, PFAS）是一类具有高度化学稳定性和耐热性的持久性有机污染物，广泛应用于各类工业生产领域。由于其对生态环境和人类健康构成的潜在危害，部分PFAS已被纳入国家生态环境部《重点管控新污染物清单（2023年版）》。近年来，越来越多的研究表明，PFAS能够穿越血脑屏障对神经系统造成损伤。然而，由于环境和生物样本的多样性、实验模型的异质性以及神经毒性评估工具的差异性，全面解析PFAS暴露与机体神经损伤结局之间的关系仍然面临诸多挑战，具体作用机制尚未明确。
有害结局路径（Adverse Outcome Pathway, AOP）是连接化学物导致的直接分子起始事件（molecular initiating event, MIE）与最终有害结局（adverse outcome, AO）之间相对完整的证据链条，其通过关键事件（Key Events, KEs）来详细描述分子起始事件（Molecular Initiating Events, MIEs）与不良结局（Adverse Outcomes, AOs）之间的因果关系，进而综合评估环境化学物的毒作用机制。关键事件关系（Key Event Relationships, KERs）可描述上游和下游KEs之间的因果联系，展示MIEs如何通过引发KEs最终导致AOs。近年来毒理学领域的比较毒理基因组学数据库（CTD）、ToxCast、AOP-wiki等国际公共数据库的快速发展，为AOP的构建提供了丰富的信息资源和理论基础，使运用计算毒理学方法构建AOP网络、解决化学物毒效应的生物复杂性问题成为可能。因此，建立AOP框架对于深入理解PFAS的神经毒性机制及制定PFAS的健康风险防控策略具有重要意义。
中山大学公共卫生学院曾晓雯教授团队在Eco-Environment & Health期刊上发表了题为“Adverse outcome pathway for the neurotoxicity of Per- and polyfluoroalkyl substances: A systematic review”的综述论文。
作者首先使用“Per- and polyfluoroalkyl substances”、“Neuro”、“Neurotoxicity”和“Neurodevelopment”等关键词进行初步文献检索，旨在识别与PFAS神经毒性相关的AOs，并将其作为关键词进行第二轮检索，以确保涵盖所有相关研究。在前两轮筛选出的163项研究中，作者通过人群和动物研究确认了关键AOs，并从动物和细胞研究中提取了KEs。其中，有7篇研究探讨了甲状腺激素在PFAS不良神经结局中的作用。因此，作者以“Per- and polyfluoroalkyl substances”和“thyroid”为关键词进行了第三次系统性检索，以追踪PFAS对甲状腺激素相关MIEs及其上下游KEs的影响。最终，271篇文献用于PFAS神经毒性的AOP框架构建。
在此基础上，作者结合所纳入的文献和AOP-wiki提供的佐证证据，从KEs中识别出MIEs，系统地评估了KEs与AOs之间的因果关系。依据OECD指南和Bradford Hill准则，作者进行KERs置信度分析，分析标准涵盖了生物学合理性、关键性和实验证据支持三个维度，用于判断上游与下游KE之间是否存在符合已知生物学机制的关系。评估内容包括：上游KE的阻断是否能够抑制下游KEs和/或AOs的发生？上游KEs是否出现在比下游KEs更低的剂量和更早的时间点？上游KEs的发生率是否高于下游KEs？AOP预期模式的实验证据在不同类群、物种和应激因子中是否保持一致？根据评估结果，作者将KERs的置信度分为“strong”、“moderate”或“weak”，以确保AOP框架的科学性和可靠性。
在271项研究中，具有神经毒性作用的PFAS包括了传统PFAS（如PFOS、PFOA、PFHxS、PFNA、PFOSA、PFDoA、PFTrDA、PFDA和PFUnDA）和PFAS替代品（如PFBS、F-53B、OBS、GenX、ADONA、PFHxA、HFPO-TA、8:8 PFPiA、PFECA和PFPeA），这些PFAS诱导的主要神经毒性AOs集中于儿童神经发育障碍，包括认知与记忆障碍、神经运动发育迟缓、自闭症谱系障碍（ASD）以及注意力缺陷多动障碍（ADHD）等。在基于AOP框架构建的机制分析中，活性氧物质（Reactive Oxygen Species, ROS）的生成被识别为MIE1，它引发了一系列细胞水平的KEs，包括氧化应激、神经炎症、细胞凋亡、钙信号传导紊乱、谷氨酸和多巴胺信号失衡，以及胆碱能和血清素信号减少，最终在器官或组织水平上导致突触功能障碍。在神经内分泌效应中，钠/碘共转运体（Na+/I- Symporter, NIS）的抑制被确定为MIE2，其引发了异常的甲状腺激素合成、转运、代谢及受体结合，最终导致甲状腺激素水平改变，进而引起突触功能障碍和髓鞘发育不良。这些由MIE1和MIE2引发的KEs最终导致了以神经发育障碍为主要表现的AOs。
图3. PFAS神经毒性的AOP框架
在对KERs的置信度分析中，ROS生成，氧化应激与凋亡之间的KERs，以及异常的甲状腺激素合成、转运、代谢、受体结合与甲状腺激素水平改变之间的KERs在三个维度均被评级为“strong”。其余KERs由于缺乏阻断上游KE或剂量/时间效应关系的实验性证据，被评估为“weak”和“moderate”。本综述为探讨PFAS的潜在神经毒性机制提供了综合视角，为PFAS的健康风险评估提供了机制学证据。
本综述也指出，已发表的人群流行病学研究主要集中在欧美和东亚等发达地区，其他区域的研究很少。虽然证据表明PFAS与神经发育障碍存在关联，但PFAS与ASD和ADHD等特定神经发育障碍直接关联的直接实验证据还不足，导致KER与这些疾病相关的证据薄弱。从毒性机制研究角度上看，大多数研究只测量了与关键事件相关的分子生物标志物，缺乏进一步的功能研究。此外，许多实验研究使用的PFAS染毒浓度远高于人群实际暴露水平，这可能无法准确反映真实世界的影响并使人群健康风险评估变得复杂。并且大部分研究只考虑单个PFAS的毒性效应，未来的研究需要探讨与环境浓度相关的多种PFAS复合暴露对神经系统影响的联合作用。
该论文第一作者为中山大学公共卫生学院博士生李深盼；通讯作者为中山大学公共卫生学院曾晓雯教授。该研究得到国家自然科学基金（No.82073503）、广东省自然科学基金（No. 2021B1515020015）和广州市科技计划项目（No. 2024A04J6476）的资助。
Shenpan Li, Shuangjian Qin, Huixian Zeng, Weichun Chou, Anna Oudin, Katja M. Kanninen, Pasi Jalava, Guanghui Dong, Xiaowen Zeng*. Adverse outcome pathway for the neurotoxicity of Per- and polyfluoroalkyl substances: A systematic review, Eco-Environment & Health (Eco-Environ. Health), 2024
李深盼，中山大学公共卫生学院2022级博士研究生。主要研究方向为全氟化合物的神经毒性研究。
曾晓雯，中山大学公共卫生学院，教授/博士生导师，劳动卫生与环境卫生学系主任。入选国家高层次人才特殊支持计划青年拔尖人才，广东省杰出青年科学基金获得者。主要研究方向为大气环境和新污染物的健康效应。目前已主持国家重点研发计划国际合作项目和国家自然科学基金项目等11项省部级以上科研项目。目前以第一作者/通讯（含并列）作者发表SCI论文50余篇；参编5本专著/教材；目前担任广东省环境诱变剂学会秘书长。通讯邮箱：zxw63@mail.sysu.edu.cn。
