全氟辛烷磺酸(PFOS)经口染毒诱导C57BL6小鼠Th1Th2免疫应答平衡

1、1全氟辛烷磺酸(PFOS)、哮喘、免疫生物标记物：病例对照研究董光辉1,*,金一和2(1中国医科大学公共卫生学院，沈阳，110001 ；2大连理工大学环境与生命学院工业生态与环境工程与教育部重点实验室，大连，116024 ； *联系人，E-mail : ) 1 引言全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane Sulfonate， PFOS)是一种人工合成的并在生态系统中得到广泛传播的全氟类有机化合物。鉴于其在自然界中的难降解性和对生态系统的毒性效应，2009 年 5 月斯德哥尔摩公约第四次缔约大会正式把PFOS 列入持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants

2、，POPs)名单。最近的研究报道，PFOS 可升高血清中 IgE 水平并加强机体对卵蛋白的高敏感性。哺乳动物哮喘模型研究发现，PFOS 可降低气道的阻抗性并增强气道的高反应性。且在我们前期的实验研究中发现， 体内 PFOS 暴露可降低 TH1型细胞因子(IL-2 和 IFN-Y的分泌水平， 并提高 TH?型 细胞因子(IL-4 )的表达，诱导机体向TH2型免疫应答极化；而哮喘是一种以TH2型免疫应答为主的慢性炎症性过敏性疾病。基于以上研究结果，我们推测PFOS 可能与哮喘的发生、发展和恶化存在一定的相关性；为了检验以上假设，我们采用病例对照研究来评价PFOS 对哮喘及血清免疫生物标记物 IgE

3、、absolute eosinophil counts (AEC )、eosinophilic cationic protein (ECP)的影响，以期从 PFOS与哮喘的相关性来进一步评价PFOS 的免疫毒理学效应。2 材料和方法( (Materials and methods) 2.1 样品来源在通过医学伦理委员会的审核和批准后，从某市医院随机选取诊断为哮喘的儿童231 名，在该市 7 所小学内随机选取 225 名非哮喘儿童。由一个培训过的内科医师就本次调查的目的和问卷内容 对儿童家长进行说明并在家长签署知情同意书后，对所选儿童的父母进行面对面问卷调查，并对儿 童采集静脉血。采样器具和样品

4、保存管均清洗后再用甲醇(优级醇)冲洗、干燥后待用。2.2 血清中 IgE 与 ECP 和全血中 AEC 检测采用全自动分析仪(10000 cells/mL ; Sysmex, XE2100 , Japan)检测血液中 AEC 的绝对数量。 采用Pharmacia UniCap assay 检测系统(Pharmacia Diagnostics , Uppsala, Sweden)检测血清中总 IgE 的含量水平，IgE 的最低检出限为 0.35 IU/L。 采用 ELISAs 试剂盒(R&D Systems Europe , Abingdon , UK)检测血清中 ECP蛋白的水平，EC

5、P 的最低检出限为 0.125 g/L。3 结果( (Results)3.1 调查儿童的基本特征本次共收集非哮喘儿童 225 人，平均年龄 13.6 .7 岁；哮喘儿童 231 人，平均年龄为 12.9 .7 岁；年龄差异显著(p 0.05 )。PFOS 在哮喘和非哮喘儿童中的检出率分别为97.0%和 97.3% ;浓度分别为 33.9 ng/mL (Q1Q3: 19.661.1 ng/mL )和 28.9 ng/mL (14.143.0 ng/mL )，差异显著(p 0.01)。 结果见图 1。702Asthma图 1.哮喘和非哮喘儿童血清中PFOS 浓度水平（ng/mL） *p 10 /L

6、)ECP (卩 g/L)PFOS Quartile 1(lowest)286.3 (157.0, 415.6)138.9 (100.1, 177.8)29.4 (18.5, 40.3)Quartile 2298.3 (164.6, 432.1)141.6 (102.2, 181.1)24.2 (13.0, 35.4)Quartile 3403.5 (274.1,532.9)167.8 (128.9, 206.6)33.5 (22.5, 44.5)Quartile 4 (highest)336.3 (208.3, 464.2)160.9 (122.2, 199.7)26.6 (15.8, 37.

7、4)P for trend0.4040.4450.972注：*调整了年龄、性别、BMI、父母文化水平等因素效应。704图 2. IgE、ECP 和 AEC 水平(95%CI )在哮喘儿童不同 PFOS 浓度上的分布*与 Quartile 1 比较，p 0.054.结论(Conclusion)免疫系统是对外源性化合物最为敏感的系统之一，是机体识别自我、排除异己”维持内环境稳定和生理平衡的重要系统，在某些情况下，当外源性化合物对其他器官系统未观察到毒性作用时，免疫系统已经受到损害。美国Peden-Adams 学者在一项动物实验中发现，当小鼠血清中PFOS 浓度低于自然人群血清浓度的14 倍时，虽然

8、没有发现实质器官的损害，但已经出现了免疫系统的紊乱。本研究结果显示，哮喘儿童血清中PFOS 浓度显著的高于对照组儿童水平，且随着PFOS 浓度水平的增高，哮喘免疫学生物标记物也呈现相应的增高趋势，表明PFOS 可能与哮喘的发生、发展和恶化等存在一定的相关关系。目前关于 PFCs 与哮喘等过敏性疾病的研究报道很少。Anderson-Mahoney 等学者开展的一项横断面研究发现，与美国普通人群向比较，长时间暴露含有高浓度PFOA 饮用水的居民患有哮喘的比率增高了 1.82 倍(95%CI : 1.472.25)。最近的一项关于 PFCs 暴露与新生儿过敏性皮炎的队列研究 发现，怀孕00002 2

9、*)L)L mu(ereveLmu(ereveL EQTEQT mulesmules000000008 800006 600004 40000O O2 2Quartile 1Quartile 2| Quartile 3PFOSQuartile 4P for trend=0.0085期间暴露 PFCs 与新生儿脐带血中 IgE 的水平增高存在显著的相关关系。在动物实验研 究中，Fairley 等学者采用小鼠哮喘模型发现PFOA 可显著的增高哮喘小鼠对卵原蛋白OVA 的敏感性，并且随着 PFOA 染毒剂量的增高，OVA 诱发的高气道反应性也呈相应的加重趋势。Grasty 等采用病理组织学和形态学评价了PFOS 暴露对大鼠气道末端发育成熟的影响，结果显示在围产期暴露PFOS，可抑制或延迟肺器官的发育。最近的一项研究报道 PFOS 暴露可降低哮喘小鼠的气道阻抗性， 并显著的增强哮喘小鼠气道的高反应性。在我们前期的动物实验中发现，PFOS 暴露可抑制机体 TH1型细胞因子(IL-2 和 IFN-丫)的分泌水平，促进 TH?型细胞因子(IL-4 和 IL-10 )和血清中 IgE 的蛋 白表达。众所周知，TH1/Th2