刘薇老师和硕士研究生秦会、潘一帆等于2019年2月7日在毒理学领域公认最有影响力的期刊之一Toxicology and Applied Pharmacology在线发表了题为“Low concentrations of perfluorooctane sulfonate repress osteogenic and enhance adipogenic differentiation of human mesenchymal stem cells.”的文章。

全文链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0041008X19300420?via%3Dihub

研究亮点

1.     研究PFOS对成骨-成脂分化平衡的影响。

2.     PFOS抑制钙沉积以及成骨分化分子标志物的表达水平。

3.     PFOS使RANKL/骨保护素比例升高。

4.     PFOS促进成脂分化，表现为脂质形成和标志物基因表达水平升高。

5.     基因芯片分析识别的差异表达基因及其富集的生物学通路涉及细胞分化调控。

全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonate, PFOS) 具有良好的稳定性和疏水疏油特性，被广泛应用于耐水涂料、食品包装和泡沫灭火剂等工业和民用领域。由于PFOS的广泛生产使用和具有持久性有机污染物的特性，导致其大量存在于各种环境介质中，人体可通过多种途径接触PFOS并在体内累积。世界各地的非职业性暴露人群血清中都已检测到PFOS。2009年，PFOS及其盐类被列入“关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩的公约”限控清单。虽然许多国家已经严格控制并逐步淘汰PFOS及相关化学品，但由于过去的大量排放和极强的稳定性，而且由于缺乏替代品在某些特定豁免行业仍可使用，因此在未来一段时间内PFOS仍将存在一定的健康风险。

流行病学调查显示，一般人群人体血清PFOS浓度与骨密度之间具有负相关性，在小范围内PFOS与骨质疏松症和骨关节炎等骨骼疾病有关^[1]。动物实验和人体解剖结果表明，PFOS能够在骨组织中累积，并主要蓄积在骨髓而不是矿化骨中，提示人骨髓间充质干细胞（hBMSCs）可能是PFOS的潜在靶标^[2]。利用hBMSCs这一体外模型研究PFOS对其成骨/成脂分化的影响及潜在分子机制，对揭示PFOS暴露与人体骨骼健康之间的关联具有重要意义。

  全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonate, PFOS)

    本研究从细胞毒性、细胞分化和基因表达等角度研究PFOS暴露对hBMSCs分化的影响及潜在分子机制。在0.2-200 nmol/L浓度范围内，PFOS以非单调剂量-反应关系影响hBMSCs分化。在成骨分化第7天，成骨分化标志物骨桥蛋白（OPN）、骨粘连蛋白（ON）和骨钙素（OCN）以及转录因子β-catenin的mRNA表达下调。PFOS在成骨分化第14天显著抑制钙沉积。相反，PFOS暴露诱导hBMSCs成脂分化过程中脂肪滴的形成升高，成脂关键调控因子PPARγ和CCAAT /增强子结合蛋白-α（C /EBPα）以及成脂标志物脂蛋白脂肪酶（LpL）和瘦蛋白的mRNA表达水平升高。基因芯片分析发现PFOS诱导597个基因发生差异表达(p <0.05, log2(差异倍数)> 0.3)。差异表达基因富集分析结果显示，最显著受干扰的生物学过程包括干细胞多能性调控等。

综上，PFOS暴露抑制hBMSCs成骨分化促进其成脂分化，与流行病学调查发现其导致骨密度降低的结论一致，可以很好地解释PFOS暴露导致人体骨骼稳态失衡的机理。审稿人评论“该结果很重要，发现了低浓度PFOS造成的骨骼健康危害和促进肥胖”。

该工作受到国家自然科学基金项目的资助。

号外：该工作主要由硕士研究生秦会完成，此女子着实天资聪颖，思维敏捷。由于沉迷科研无法自拔，她在工作2年以后重回校园攻读博士啦，此处有掌声。硕士研究生潘一帆也做出了相当重要的贡献，补充了部分实验，提供了更多支持数据，给同学们的团结合作点赞！潘一帆还对芯片数据做了深入分析，多种全氟/多氟化合物对人骨髓间充质干细胞毒性作用的相似/不同，且待下回分解。