《Environmental Research》：Perfluorooctanoic acid induced liver injury and gender-specific bile acid metabolic disorders associated with gut microbiota dysbiosis in lizards (
Eremias argus)
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該研究通過60天土壤暴露實驗，發現北方蝮蛇 lizard雄性體內全氟辛酸（PFOA）積累顯著高于雌性，并伴隨腸道屏障損傷、菌群失調及膽汁酸代謝紊亂等性別特異性毒性效應，為評估土壤PFOA對爬行動物的生態風險提供了機制依據。
張璐瑤|張丹陽|董一雄|李亞楠|郭麗婷|徐布凡|聶玉凡|刁金玲|吳永寧|李國亮
陜西科技大學食品科學與工程學院，中國西安，710021
摘要
土壤中的全氟辛酸（PFOA）對爬行動物的健康構成了嚴重威脅。鑒于全球爬行動物數量和多樣性的下降，迫切需要了解爬行動物對長期暴露于PFOA污染土壤的反應。在本研究中，分布于中國北部的小型蜥蜴Eremias argus被暴露于PFOA（濃度為0.05和0.5 mg/kg）環境中60天。通過檢測PFOA負荷、生理參數、組織病理學特征、非靶向代謝組學以及16S rDNA測序來研究土壤PFOA暴露的影響。結果發現PFOA的積累及其相關生物反應存在明顯的性別差異：雄性體內的PFOA水平顯著較高，而雌性的PFOA負荷相對較低，這可能與母體將PFOA傳遞給卵子有關。這些性別差異伴隨著不同的病理和代謝變化。具體而言，雄性表現出嚴重的腸道屏障損傷、Bacteroidetes菌群數量減少以及與膽汁酸穩態相關的代謝紊亂；相比之下，雌性的腸道結構相對完整，Bacteroidetes菌群較為穩定，膽汁酸相關的代謝特征也相對穩定，這可能有助于污染物的排泄�？傮w而言，這些發現揭示了土壤PFOA暴露如何影響爬行動物在敏感生命階段的生理機能，為未來的生態風險評估提供了重要信息。
引言
全氟辛酸（PFOA）是一種廣泛使用的全氟化合物，應用于眾多工業過程和消費品中（Garnick等人，2021年）。由于其卓越的化學穩定性、疏水性和抗腐蝕性，PFOA被廣泛應用于不粘鍋涂層、食品包裝材料以及地毯和紙制品的防污涂層（Glüge等人，2020年；Rosenfeld等人，2023年）。然而，PFOA的廣泛工業使用引發了對其環境持久性和生態影響的擔憂，尤其是在土壤生態系統中。一旦釋放到土壤中，PFOA具有很強的抗生物降解性，難以通過常規的物理或化學方法清除（Huang等人，2024年）。實地調查顯示，中國嚴重污染的沿海土壤中PFOA濃度可高達47.7 ng/g（Meng等人，2018年），而在添加了生物固體的土壤中，PFOA濃度通常在1.21至28.5 ng/g之間（Wen等人，2015年）。鑒于其在土壤中的長期存在和積累潛力，PFOA是一種長期存在的環境污染物，其對土壤相關生物的生態影響亟需研究（Cai等人，2021年）。
爬行動物作為外溫脊椎動物，經常與土壤環境互動，是最大的脊椎動物群體（Meiri等人，2023年）。它們在陸地食物鏈中扮演著關鍵角色，對維持生態系統結構和穩定性至關重要（Nie等人，2023年）。盡管具有生態重要性，但近幾十年來全球爬行動物的數量和多樣性一直在下降（Chang等人，2022年）。蒙古快跑蜥（Eremias argus）是一種分布在中國北部的小型蜥蜴。由于其腹部經常接觸土壤且擴散能力有限，E. argus特別容易受到土壤污染物的影響，因此適合作為評估土壤污染的指示物種（Silva等人，2020年）。盡管在陸地土壤中普遍檢測到PFOA，但關于其在E. argus中的生物積累模式和毒理學效應的信息仍然有限。
PFOA的肝毒性效應在哺乳動物模型中已有充分記錄（Yang等人，2023年；Zhang等人，2023年）。越來越多的證據表明，腸道微生物群的穩態在維持肝臟健康中起著關鍵作用，突顯了腸道與肝臟之間通過腸道-肝臟軸的緊密雙向交流，其中一個部位的紊亂會嚴重影響另一個部位（Hsu和Schnabl，2023年）。在這一軸中，膽汁酸作為關鍵的代謝和信號介質：它們在肝臟中合成，分泌到腸道中以促進脂質消化，隨后通過腸肝循環重新吸收并返回肝臟（Zhang等人，2022年）。盡管取得了這些進展，但PFOA對腸道穩態的影響及其與肝臟毒性的潛在聯系在爬行動物中的機制仍不明確。作為陸地外溫動物，蜥蜴不僅通過飲食攝入，還通過皮膚接觸直接暴露于受污染的土壤中，這可能增加它們對土壤污染物的敏感性（Chen等人，2017年）。此外，作為食蟲脊椎動物，蜥蜴的腸道微生物群與其生理特征與哺乳動物有很大差異，可能導致物種特異性的毒理學反應。
我們之前的研究表明，PFOA暴露可能以性別特異的方式影響蜥蜴的肝臟功能，表現為雌性肝臟脂質水平下降，而雄性脂質積累增加（Zhang等人，2020年）。然而，在繁殖季節這一關鍵生命階段（能量需求增加且生理敏感性增強），尚不清楚是否會出現其他性別特異性效應，以及哪些生物過程驅動了這些差異。解決這些不確定性對于全面評估PFOA對爬行動物種群的生態風險至關重要，尤其是在繁殖期間，這一階段對種群持續性和物種生存至關重要。
在本研究中，Eremias argus被暴露于代表嚴重污染環境的PFOA污染土壤中60天，該時間選擇與該物種大約60天的繁殖季節（5月初至7月初）相吻合。我們重點關注這一敏感時期，評估了PFOA對肝臟健康、腸道微生物群穩態及其潛在性別特異性相互作用的影響。研究采用了生理評估、組織病理學分析、非靶向代謝組學和16S rDNA測序的綜合方法�？傮w而言，本研究旨在評估土壤來源PFOA暴露對陸地爬行動物的生態風險，并識別可能有助于土壤PFOA污染評估的敏感生物指標。
實驗細節
蜥蜴暴露實驗
本研究使用的蜥蜴來自中國農業大學的一個已建立的繁殖群體。所有個體在暴露前被飼養在實驗箱中，并適應實驗室條件14天（光照-黑暗周期：14:10小時，溫度：24±1°C，相對濕度：50-60%），并可自由獲取食物和水。適應后，雄性和雌性蜥蜴被隨機分配到三個處理組，并通過
PFOA負荷
為了量化蜥蜴在60天暴露后的PFOA負荷，收集了血漿和卵樣本進行PFOA分析。值得注意的是，PFOA暴露對雌性蜥蜴在暴露期間的產卵數量沒有顯著影響（圖S1），表明母體將PFOA傳遞給卵子并未影響繁殖能力。血漿和卵中的PFOA濃度與劑量顯著相關，L組的濃度明顯低于H組
結論
總之，本研究表明，60天暴露于PFOA污染的土壤與Eremias argus的肝臟損傷、肝臟脂質代謝紊亂以及腸道微生物組組成的改變和腸道炎癥有關。觀察到了明顯的性別依賴性反應，雄性表現出更明顯的毒理學效應，這可能與它們較高的體內PFOA負荷有關。相比之下，雌性的效應較輕
作者貢獻聲明
吳永寧：指導。 李國亮：指導。 張璐瑤：撰寫——原始草稿、方法學、研究、資金獲取、數據管理、概念構思。 郭麗婷：方法學、研究。 徐布凡：方法學、研究。 聶玉凡：方法學、研究。 刁金玲：指導。 張丹陽：可視化、方法學、研究。 董一雄：方法學、研究。 李亞楠：方法學、研究
利益沖突聲明
? 作者聲明他們沒有已知的可能影響本文工作的財務利益或個人關系。
致謝
本工作得到了陜西省博士后科學基金（2024BSHSDZZ056）和陜西省自然科學基金（2023-JC-QN-0101）的支持。
