随着工业化进程的加速，人类在日常生活中不可避免地接触到大量外源性化学物质，其中全氟烷基和多氟烷基物质（PFAS）因其高度持久性和生物累积性备受关注。这类物质广泛存在于食品、饮用水及个人护理品中，且难以被代谢降解，可在人体内残留数年。尤其令人担忧的是，孕期暴露于PFAS可能对胎儿发育造成不可逆的损害，流行病学研究已提示其与出生体重下降、免疫功能障碍、神经发育异常等多种不良健康结局相关。尽管部分传统PFAS（如PFOS和PFOA）已被多国禁用，但此类化合物总数超过1.2万种，且人类实际暴露往往是多种PFAS同时存在，因此亟需建立高效、可靠的模型来评估其单独及混合毒性。
为应对这一挑战，丹麦技术大学国家食品研究所等机构的研究团队在《Cell Biology and Toxicology》上发表了一项创新研究。他们利用人诱导多能干细胞（hiPSC）构建的三维胚胎体（EBs）模型——PluriLum，模拟早期胚胎发育过程，重点观察PFAS对心肌细胞分化的影响。该模型通过检测心脏特异性基因NKX2.5的激活水平来量化胚胎毒性，其分化时间点（第6天）对应人类妊娠第21–42天的心脏发育关键期，具有良好的生物学相关性。
关键技术方法
研究采用PluriLum报告基因检测系统，以hiPSC分化的三维胚胎体为模型，通过测量NKX2.5启动子驱动的荧光素酶活性评估心肌细胞分化程度；利用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）定量PFAS在胚胎体内的摄取量；通过RNA测序（RNA-seq）分析差异表达基因（DEGs）及富集通路（GO），并通过RT-qPCR验证关键基因表达。
研究结果
心肌细胞分化抑制
研究发现，四种PFAS均能浓度依赖性地抑制NKX2.5的激活，表明其具有胚胎毒性。其中PFNA的效力最强（BMC10 = 10.2 μM），其次为PFOS（13.2 μM）、PFOA（23.7 μM）和PFHxS（31.4 μM）。相对毒性比较显示，以PFOA为参照时，PFNA、PFOS和PFHxS的相对效力比分别为2.3、1.8和0.8（基于BMC10 ）或5.2、2.9和0.4（基于IC50 ），与啮齿类动物研究中报告的相对效力因子（RPFs）高度一致。
混合物效应符合浓度相加模型
研究人员构建了三种混合物：基于各PFAS的BMC10 配制的“等效力混合物”，以及基于欧洲成人和儿童平均血清浓度的“真实暴露混合物”。结果表明，三种混合物的剂量-效应关系均与浓度相加（CA）模型的预测高度吻合，而独立作用（IA）模型则低估了实际毒性。这一发现支持了PFAS可能通过相似机制发挥作用的假设，为低浓度环境暴露下的混合风险评估提供了关键依据。
PFAS摄取率差异显著
通过LC-MS/MS检测发现，PFAS在胚胎体内的积累率极低（＜2%），且不同PFAS的摄取能力差异显著：PFOS的摄取量最高（986±56 pg/μg蛋白），分别为PFNA、PFOA和PFHxS的3.7倍、10.5倍和13.3倍。这一排序与计算预测的脂溶性（logKow ）一致，提示PFOS的高摄取可能与其较强的膜相互作用能力有关。
转录组学揭示共同作用通路
RNA-seq分析显示，PFOS、PFNA和PFOA在BMC10 浓度下分别引起100、63和3个差异表达基因（DEGs），而PFHxS未引起显著变化。唯一共同受影响的基因是TTN（编码肌联蛋白），其表达在三种PFAS处理下均上调。GO富集分析表明，PFOS显著影响心脏发育、干细胞分化和胚胎心管形态发生等通路；PFOA主要干扰肌节和线粒体呼吸链相关细胞组分；PFNA则涉及ATP生物合成和横纹肌发育。值得注意的是，三种PFAS均富集到“黏着斑（focal adhesion）”通路，提示细胞-基质粘附失调可能是其干扰胚胎发育的共同机制。
结论与意义
本研究首次在hiPSC三维模型中系统证实了四种传统PFAS的胚胎毒性，并明确其混合物效应遵循浓度相加原则。转录组学数据进一步揭示了PFAS通过干扰心脏发育关键通路（如Wnt信号和黏着斑）破坏胚胎发育的潜在机制。该模型不仅为PFAS风险评估提供了人源性实验平台，其基于相对效力因子（RPFs）和混合物预测模型的研究策略，还可扩展至其他缺乏毒性数据的PFAS化合物，为优先评估和监管提供科学依据。未来结合生理药代动力学（PBPK）模型进行体外至体内外推（IVIVE），有望进一步提升其在化学物安全评估中的实用价值。
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