第1章全氟化合物概述001

1.1典型全氟化合物的環境污染特征002

1.1.1全氟辛烷磺酸的理化性質和應用002

1.1.2全氟辛烷磺酸環境污染來源004

1.1.3全氟辛烷磺酸的環境污染水平005

1.2全氟化合物在生物體的吸收、分布和排洩007

1.2.1全氟辛烷磺酸在野生動物體內的生物累積007

1.2.2生物體內全氟辛烷磺酸的吸收途徑008

1.2.3全氟辛烷磺酸在生物體內的分布情況009

1.2.4生物體內全氟辛烷磺酸的排出009

1.3全氟化合物的毒性效應010

1.3.1全氟辛烷磺酸的一般毒性010

1.3.2全氟辛烷磺酸的肝髒毒性011

1.3.3全氟辛烷磺酸的免疫毒性011

1.3.4全氟辛烷磺酸的生殖發育毒性011

1.3.5全氟辛烷磺酸的致癌性013

1.3.6全氟辛烷磺酸與高膽固醇血癥、甲狀腺和心腦血管類疾病014

1.3.7全氟辛烷磺酸與其他污染物的聯合毒性016

1.4全氟化合物的人群暴露和環境流行病學研究進展017

參考文獻020



第2章典型全氟化合物的神經毒性研究進展025

2.1神經繫統概述026

2.1.1神經繫統構成026

2.1.2神經繫統的發育027

2.1.3學習記憶能力的形成027

2.1.4學習記憶能力損傷與神經退行性疾病029

2.2學習記憶能力形成的相關機制030

2.2.1海馬的學習記憶功能030

2.2.2突觸可塑性與學習記憶031

2.2.3AMPA受體與學習記憶033

2.2.4鈣穩態與學習記憶035

2.3全氟化合物的發育神經毒性036

2.3.1PFOS的發育神經毒性效應036

2.3.2PFOS的發育神經毒性機制038

2.4全氟化合物的神經內分泌干擾毒性041

2.5全氟化合物暴露與神經退行性疾病041

參考文獻043



第3章全氟辛烷磺酸對大鼠神經細胞凋亡及機制研究047

3.1全氟辛烷磺酸暴露對大鼠海馬神經發育關鍵因子的影響048

3.1.1交叉哺育模型的建立049

3.1.2海馬中GAP-43、NCAM1、NGF及BDNF蛋白表達水平049

3.1.3海馬中gap-43、ncam1、ngf及bdnf基因表達水平053

3.2全氟辛烷磺酸暴露對大鼠海細胞凋亡的影響059

3.2.1全氟辛烷磺酸暴露對海馬細胞凋亡的影響060

3.2.2全氟辛烷磺酸暴露對海馬組織中［Ca2 ］i的影響063

3.2.3PFOS暴露對海馬中凋亡相關基因的影響066

3.2.4PFOS暴露對海馬中凋亡相關蛋白質的影響070

3.3全氟辛烷磺酸暴露對大鼠海鈣離子信號轉導通路的影響074

3.3.1PFOS暴露對海馬中鈣蛋白酶的表達水平的影響075

3.3.2PFOS暴露對cAMP/PKA信號轉導通路的影響077

3.3.3PFOS暴露對CaM/CaMKⅡ信號轉導通路關鍵蛋白的影響079

3.3.4PFOS暴露對MAPK信號轉導通路關鍵蛋白的影響081

3.3.5PFOS暴露對p-CREB的影響082

參考文獻084



第4章全氟化合物對大鼠學習記憶功能改變及機制研究089

4.1全氟辛烷磺酸發育期暴露對大鼠行為及學習記憶能力的影響090

4.1.1全氟辛烷磺酸發育期暴露對基本生物學指標的影響090

4.1.2全氟辛烷磺酸暴露對大鼠自發行為的影響096

4.1.3全氟辛烷磺酸發育期暴露對大鼠學習記憶能力的影響098

4.2全氟辛烷磺酸發育期暴露對大鼠LTP的影響105

4.2.1電生理實驗105

4.2.2全氟辛烷磺酸發育期暴露對LTP的影響107

4.2.3全氟辛烷磺酸發育期暴露對I/O和PPF的影響109

4.3全氟辛烷磺酸發育期暴露對AMPA分布的影響110

4.3.1全氟辛烷磺酸發育期暴露對AMPA受體亞基蛋白表達的影響110

4.3.2全氟辛烷磺酸發育期暴露對AMPA受體相關基因的影響112

4.3.3全氟辛烷磺酸發育期暴露對AMPA受體亞基磷酸化的影響114

4.4全氟辛烷磺酸暴露干擾大鼠原代海鈣穩態的AMPA調控機制117

4.4.1原代海培養和鋻定117

4.4.2全氟辛烷磺酸對原代海細胞活性的影響118

4.4.3全氟辛烷磺酸對原代海細胞鈣穩態的影響121

4.4.4全氟辛烷磺酸對原代海AMPA受體相關基因表達的影響124

4.5全氟辛烷磺酸暴露對Tau磷酸化和Aβ聚集的影響126

4.5.1全氟辛烷磺酸暴露對Tau蛋白和基因表達的影響127

4.5.2PFOS暴露對Tau磷酸化的影響129

4.5.3全氟辛烷磺酸暴露對蛋白激酶GSK-3β表達的影響131

4.5.4全氟辛烷磺酸暴露對Aβ1-42聚集的影響132

參考文獻135



第5章全氟辛烷磺酸替代物的發展139

5.1PFOS替代物的發展140

5.2PFOS替代物對大鼠在體LTP的影響142

5.2.1PFOS及其替代物對基礎fEPSP的影響142

5.2.2PFOS及其替代物對I/O的影響145

5.2.3PFOS及其替代物對PPF的影響145

5.2.4PFOS及其替代物對大鼠在體LTP的影響146

參考文獻149

全氟化合物(PFCs)是近年來受到廣泛關注的一類重要新型持久性有機污染物，其理化性質極其穩定，且具有多種毒性、生物富集性和遠距離遷移性。其中，全氟辛烷磺酸化合物(PFOS)是受關注且研究較為透徹的一種典型全氟化合物。自2009年PFOS被列入《斯德哥爾摩公約》，已在多國限制或禁止生產使用，但在某些生產領域仍在持續使用，包括直接向環境中排放的泡沫滅火劑和殺蟲劑。許多研究表明，PFOS能夠通過血腦屏障對發育神經繫統造成影響，抑制仔鼠學習記憶能力，影響大鼠自發性行為和探索能力等，PFOS暴露對胎兒和新生兒的潛在健康危害，已經引起環境毒理學領域的廣泛重視。近年來，全氟化合物替代品生產應用的快速發展，使得大量短碳鏈及插入氮、氧等雜原子的全氟/多氟磺酸類化合物的環境水平升高，然而相關的毒理學研究極其有限，環境健康風險未知。目前，全氟化合物在世界各國非職業性暴露人群血清中普遍存在。毒理學研究已證明全氟化合物是一種神經毒物，已觀察到全氟化合物暴露能夠造成成年小鼠輕微的活動能力障礙或出現學習記憶能力的變化、斑馬魚的遊動行為頻繁、草履蟲的遊動能力受到抑制，然而其發育神經毒性效應和機理研究仍較為有限。

全氟化合物的人體健康效應受到了環境毒理學、公共健康與衛生、職業流行性病調查等多個專業的高度關注。本書對目前全氟化合物的污染狀況、毒性效應研究進行了綜合論述，重點針對PFOS的神經毒性機制進行論述，並對全氟化合物的替代品的研究進展進行闡釋。編者團隊多年來從行為生理、蛋白質與基因表達、電生理等多個層次，開展全氟化合物的神經行為毒性及其機理的研究。本書聚焦全氟化合物及其替代物的神經毒性效應和機制研究，主要論述全氟化合物在環境中的污染特征及毒性效應，從神經行為、化學靶點、內分泌干擾、神經退行性疾病等角度概述全氟化合物神經毒性的研究進展。以全氟辛烷磺酸為代表，從行為生理、蛋白質與基因表達、電生理等多個層次闡述神經毒性作用機制，發現妊娠期全氟辛烷磺酸暴露對新生大鼠發育和神經行為功能的損傷，引起大鼠學習記憶功能損傷；發現全氟辛烷磺酸暴露會影響細胞內的鈣穩態，鈣信號轉導通路、AMPA受體運輸等在學習記憶功能損傷中的作用；發現全氟辛烷磺酸暴露可引起Aβ蛋白聚集和澱粉樣蛋白前體App剪切過程異常，提示與神經退行性疾病可能關聯。

本書凝聚著大連理工大學金一和教授的指導與教誨。謹以此書緬懷敬愛的金老師。感謝劉薇教授的辛勤培育，感謝劉鷹教授對本書編寫給予的大力支持。此外，本書編寫過程中參閱了國內外論文和相關書籍，並得到大連海洋大學的幫助與支持，在此表達誠摯的謝意。由於編者水平有限，本書難免存在疏漏與不妥之處，懇請讀者批評指正。



張倩

2021年8月