随着全球工业化进程的加快，合成化学品的累积环境影响已成为生态安全面临的重大挑战（Evich等人，2022年）。其中，持久性有机污染物（POPs）因其抗降解性、高生物累积潜力以及在多种环境介质中的长距离传输能力而受到持续关注（Shen等人，2024年）。POPs主要通过大气沉降和地表径流进入陆地和水生系统，随后通过食物网进行生物放大。在长时间尺度上，这些过程可能破坏生态系统并对公共健康构成严重威胁（Chen等人，2025年）。
全氟和多氟烷基物质（PFASs）是典型的POPs，具有稳定的碳-氟（C-F）键和两亲性特性，使其广泛应用于消防泡沫、防水材料和食品接触产品中。迄今为止，已编目超过七百万种PFAS相关物质（Schymanski等人，2023年）。PFASs的极强化学稳定性导致其在环境中长期存在；一旦释放，许多物质可在生态系统中持续存在数十年甚至更长时间，尤其是水生环境中的影响尤为显著（Kurwadkar等人，2022年）。2024年的一项全球调查显示，超过45,000个地表水和地下水样本中约31%的PFASs浓度超过了人类健康阈值。值得注意的是，即使在实施严格监管控制的地区（如加拿大），约69%的地下水样本也超过了国家安全限值（Grunfeld等人，2024年）。
全氟辛酸（PFOA）是一种含有八个碳原子的全氟羧酸，是一种典型的PFAS，几十年来一直被生产，并现已在全球生态系统中普遍存在（Li等人，2024年；Wang等人，2014年）。由于其极强的化学稳定性和抗环境降解性，PFOA在大西洋和北极海水中都有检测到（Zhao等人，2012年）。据报道，中国渤海（靠近主要氟化工园区）的PFOA浓度高达61.89 μg L-1，美国新泽西州的河流中为70 μg L-1（Chen等人，2017年；Procopio等人，2017年）。其在水生系统中的半衰期估计超过92年，引发了对其多代影响的担忧（EPA，2014年）。PFOA可通过摄入受污染的水、吸入和食物链传递进入生物体。它表现出显著的生物累积和生物放大效应，顶级捕食者（如北极熊）体内的PFOA含量远高于低营养级物种（Boisvert等人，2019年）。在人类中，PFOA已在母乳、脐带血和血清中被检测到，高暴露人群中的浓度可达到600 μg L-1（ATSDR，2021年；Emmett等人，2006年）。流行病学证据表明，PFOA暴露与免疫失调、高胆固醇血症、神经发育缺陷和癌症风险增加有关（Li等人，2025a）。实验研究证实了这些发现：Zhang等人报告PFOA导致斑马鱼肾细胞出现空泡化和线粒体肿胀，以及NF-κB激活引起的免疫紊乱（Zhang等人，2021a）。在100 μM浓度下，PFOA通过干扰PPARα和SREBP信号通路破坏了斑马鱼的脂质稳态，导致发育异常、循环系统受损和炎症细胞异常激活（Sun等人，2023年）。此外，对黑斑蛙（Rana nigromaculata）的研究表明，10 μg/L的PFOA暴露引发了肝氧化应激和组织病理损伤，包括肝细胞空泡化和炎症浸润，同时扰乱了脂质代谢和肠道微生物群组成（Lin等人，2022a,b）。鉴于其持久性、生物累积性和毒性，PFOA被列入《斯德哥尔摩公约》（Pan等人，2017年）。2024年，美国EPA为饮用水中的PFOA设定了不可强制执行的0 ng L-1的健康目标，突显了其作为关键公共卫生问题的重要性（EPA，2025年）。
对PFOA的监管限制促使了许多替代化学品的研发和商业化，但对其潜在的“遗憾替代”效应仍存在担忧。许多替代品在长期生态危害尚未得到充分评估前就已广泛使用。六氟丙烯氧化物三聚酸（HFPO-TA）是一种重要的PFOA替代品，其物理化学性质与PFOA相似，但含有促进环境降解的含氧功能基团（Zhu等人，2025年）。然而，最近的监测数据显示，HFPO-TA在多种环境介质、水生生物和人群中频繁被检测到。例如，在中国小清河氟化工园区下游，检测到的浓度高达68.5 μg L-1（Pan等人，2017年）。Li等人（2022年）报告的生物放大因子为2.7–5.6，超过了PFOA通常的放大系数，表明其在更高营养级生物中的生物放大潜力更大。实验研究进一步表明HFPOA具有明显的毒理学效应：以0.5 mg kg-1 day-1的剂量给小鼠施用HFPOA会激活过氧化物酶体增殖激活受体（PPAR）信号通路，破坏脂质代谢，并导致严重的肝病理变化，包括核溶解和坏死（Sheng等人，2018年）。200 μg L-1的暴露改变了肠道微生物群组成，并干扰了脂肪酸代谢、不饱和脂肪酸生物合成和乙二酸/二羧酸代谢等关键代谢途径（Hu等人，2022年）。然而，这些毒理学特征和作用机制是否与环境相关浓度下的传统PFASs有显著差异仍不清楚。缺乏对PFAS替代品的严格上市前评估可能会延续或加剧这类化学物质对环境和公共健康的威胁。
姜黄素（Cur）是一种植物来源的多酚化合物，具有强大的抗氧化、抗炎和抗菌活性，部分通过调节NF-κB和STAT3等信号通路发挥作用。这些机制在呼吸系统、消化系统和内分泌系统等多种生理系统中提供保护作用（Patel等人，2020年）。新兴证据表明，姜黄素可以有益地调节肠道微生物群组成，恢复肠道屏障完整性，并改善线粒体功能。具体来说，姜黄素能够丰富有益细菌种类，抑制致病菌种，上调紧密连接蛋白的表达，促进线粒体生物发生和融合，并减轻线粒体过度分裂（Lamichhane等人，2024年；Zhao等人，2024年）。此外，有研究表明姜黄素对PFAS引起的毒性具有保护作用。例如，口服80 mg kg-1的姜黄素可防止PFOS引起的肝DNA损伤，并抑制大鼠中促凋亡基因的表达（Eke等人，2017年），同时减少肝、肾和脑组织中的脂质氧化（Eroglu等人，2023年）。尽管有这些发现，但姜黄素对PFOA和HFPO-TA在水生生物中引起的毒性的潜在保护作用及其机制基础仍需进一步研究。
水生生态系统是污染物传输和暴露的关键介质，水生生物的状态是生态风险的敏感指标。鱼类作为关键的营养中间体和水质监测的哨兵物种（Häder等人，2020年）。Opsariichthys bidens（钩吻鲤）广泛分布于东亚淡水系统，由于其广泛的饮食范围、强的环境适应性和对水生污染物的高敏感性，是理想的本土生态毒理学模型（Wang等人，2024a）。一项韩国调查显示，PFASs在鱼肝和肠道中优先积累，因此这些器官是毒理学评估的主要目标（Hong等人，2015年）。在本研究中，我们结合16S rRNA基因测序和非靶向肝代谢组学，比较了PFOA和HFPOA对O. bidens肠道微生物群组成和肝代谢特征的影响。我们假设HFPOA引起的肠道和肝脏毒性可能与PFOA相当或更严重，肝损伤与氧化应激相关的线粒体功能障碍和细胞凋亡有关。我们还评估了姜黄素作为功能性干预措施的保护作用。使用环境相关暴露浓度，我们旨在比较HFPOA和PFOA的生物学反应和机制结果，从而为HFPOA的风险评估和水生环境中PFAS污染的缓解策略提供重要数据。
