全氟和多氟烷基物质（Per- and polyfluoroalkylated substances，PFAS）是一类含有多个氟原子的人工有机化合物，因其优异的疏水和疏油特性，被广泛应用于包装材料、纺织品、润滑剂和炊具的生产。PFAS在环境中普遍存在，并通过多种途径进入人体，引起潜在健康风险。近年来，新型PFAS替代物如氯代多氟醚磺酸盐（Cl-PFESA，商业名称：F-53B）在我国应用日益广泛，短链PFAS也逐渐取代长链化合物，并在人体中被广泛检测到，引发了公众对其健康风险的关注。生命早期是人类发育的关键时期，研究发现，孕妇接触的PFAS可通过胎盘屏障进入胎儿体内，对子代生长发育产生不利影响。此外，母乳作为婴儿的主要营养来源，也是生命早期PFAS暴露的重要途径，需要评估其潜在的健康风险。
图文摘要
复旦大学张蕴晖教授团队在Eco-Environment & Health期刊上发表了题为“Early-Life exposure to per- and polyfluoroalkyl substances: Analysis of levels, health risk and binding abilities to transport proteins”的研究。该研究旨在基于出生队列评估母婴配对样本中传统和新型PFAS的暴露水平、胎盘和母乳转运及潜在健康风险。
本研究基于上海亲子队列，共纳入1076对母婴，采用超高液相色谱串联质谱法测定了多时点母体血清、脐带血清和母乳样本中16种PFAS的浓度，并分别在孕晚期血清-脐带血清和孕晚期血清-母乳配对样本中评估PFAS的胎盘和母乳转移效率；进一步使用分子对接模拟PFAS与胎盘关键转运蛋白的结合亲和力，并评估了经母乳摄入PFAS的儿童健康风险。
结果发现，PFAS在母婴生物样本中均广泛检出，PFAS暴露水平随着暴露窗口的不同而变化。如图1所示，在血清和母乳样本中检测到的主要PFAS是传统的长链PFOS和PFOA，以及新型替代物6:2 Cl-PFESA。其中，母体血清中PFOS的中位浓度最高为8.85 ng/mL，其次是PFOA为7.13 ng/mL，以及6:2 Cl-PFESA为5.59 ng/mL。除了6:2 Cl-PFESA和PFTrA之外，母体血清中的PFAS中位数浓度遵循孕早期（T1）> 孕晚期（T3）> 孕中期（T2）的顺序。脐带血清中PFOA（4.23 ng/mL）、PFOS（2.70 ng/mL）、6:2 Cl-PFESA（2.04 ng/mL）和PFHxS（1.18 ng/mL）的中位浓度显著高于其他PFAS。PFOA在母乳中的中位数浓度最高，为1.08 ng/mL。母乳中6:2 Cl-PFESA的检出率和浓度显著低于母体和脐带血清。
图1. 母体血清（T1-T3）、脐血血清和母乳样本中PFAS的分布情况
研究发现，大多数PFAS的跨胎盘和母乳喂养转移效率呈现出烷基链长度依赖性模式。如图2所示，随着碳链长度的增加，PFAS的胎盘转移效率和PFCA的母乳转移效率呈现出U形趋势；而随着链长的增加，PFSA的母乳转移效率降低，为PFHxS（0.26）> PFOS（0.07）> 6:2 Cl-PFESA（0.04）。使用Auto Dock和Discovery Studio进一步探索PFAS与五种转运蛋白之间的结合模式和分子间力。除了PFUnA外，PFAS与五种转运蛋白（HAS、L-FABP、MRP2、OAT4、P-gp）的结合亲和力随烷基链长度的增加而增加。其中，PFUnA与转运蛋白的氨基酸残基之间形成了氢键和卤素（氟）键，占所有分子间力的70.0%以上，结合能 < -8.30 kcal/mol。然而，该研究仅使用了分子对接模拟技术评估了PFAS与转运蛋白结合力，预测的可靠性和准确性还需要X射线晶体学、表面等离子共振法等实验技术进行验证，以进一步阐明PFAS跨胎盘转运的模式和机制，这对于全面评估PFAS暴露的母婴健康风险至关重要。
图2. PFAS的（a）经胎盘转移效率和（b）经母乳转移效率
研究还进一步评估了不同年龄段婴儿通过母乳摄入PFAS的估计日摄入量（EDI）和危险商（HQ）。同一年龄段中不同物质的EDI不同，中位数EDI最高的是PFOA [89.7−162 ng/（kg bw·day）]，其次是PFBA [55.6−101 ng/（kg bw·day）]，PFOS [9.96−18.0 ng/（kg bw·day）]和6:2 Cl-PFESA [5.81−10.5 ng/（kg bw·day）]。PFOA和PFOS的EDI远低于欧洲食品安全局（EFSA）2008年提出的PFOS和PFOA的每日可耐受摄入量（分别为150和1500 ng/kg/day）。然而，当使用EFSA于2020年提出PFOA、PFNA、PFHxS和PFOS总和的每周可耐受摄入量（4.40 ng/kg/week）评估时，哺乳期婴儿的这四种PFAS暴露存在健康风险，需要进一步关注。
图3. 不同年龄段哺乳期婴儿的PFAS日估计摄入量
综合以上分析结果，本研究提示母婴人群广泛暴露于PFAS，且母体PFAS可跨胎盘及经母乳转运至子代，其胎盘转移效率与烷基链长、官能团、支链的位置及转运蛋白亲和力密切相关。世界卫生组织倡导纯母乳喂养至少6个月，本研究结果能够更好地帮助理解母婴人群PFAS暴露途径、转运模式，以及PFAS对哺乳期婴儿造成的潜在健康风险。在对“永久化学品”PFAS监管的持续压力下，亟需寻找绿色安全的PFAS替代品，未来我们应更为关注这些替代化学物的暴露情况及人群健康风险，进一步探究PFAS及其替代品在体内转运及毒性机制，为替代化学品的安全性评估提供科学证据。
Yaqi Xu#, Xinyao Sui1#, Jinhong Li, Liyi Zhang, Pengpeng Wang, Yang Liu, Huijing Shi, Yunhui Zhang*. Early-Life exposure to per- and polyfluoroalkyl substances: Analysis of levels, health risk and binding abilities to transport proteins, Eco-Environment & Health (Eco-Environ. Health), 2024
徐亚棋，复旦大学公共卫生学院硕士生，研究方向：环境流行病学。
张蕴晖，复旦大学公共卫生学院教授，博士生导师，上海市环境与健康青少年科普创新工作站站长。研究方向为环境与儿童健康。主要承担科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市自然基金、上海市科技创新行动计划科普专项等项目，负责上海亲子队列平台建设，在Environ Health Perspect、JAMA Netw Open、Environ Sci & Technol等期刊共发表学术论文130余篇，主编专著4部，参编著作7部，并以第一完成人身份获教育部高等学校科学研究优秀成果二等奖、中华预防医学会科学技术奖（三等）和上海市科技进步三等奖，以主要参与人员身份获上海市科技进步二等奖和上海市级教学成果一等奖等奖项。现任生态环境部化学物质环境风险评估专家委员会委员、中国研究型医院学会环境医学分会理事、中华医学会公共卫生学分会委员、中国毒理学会生殖毒理学分会委员、中国药理学会生殖药理分会委员、中国环境诱变剂学会青年委员会委员、《环境与职业医学》常务编委等。
