全氟和多氟烷基物质（PFASs）是一类含有至少一个全氟甲基或亚甲基碳原子的氟化化学品[1]。它们独特的两亲性质使其在众多工业领域得到广泛应用，包括氟聚合物的制造、消防泡沫、金属镀层和防污涂层。其中，全氟辛酸（PFOA）是最广泛使用的PFAS之一[2]、[3]。数十年的大量使用导致了环境中大量的残留物，并在多种生物体内广泛累积[4]、[5]、[6]、[7]、[8]。在中国多个地区的广泛调查显示，河流、工业排放口和接收水体中的PFOA平均浓度分别为0.414、0.405和0.414 µg/L[9]。在小清河流域，PFOA是主要的PFAS，其浓度达到0.479 µg/L[10]。值得注意的是，在某些热点地区，PFOA的浓度非常高，例如在中国渤海达到61.89 µg/L[9]，在美国密歇根州的地下水中达到120 µg/L[11]。在全球范围内，饮用水中的PFOA浓度范围为0.02-0.35 µg/L[12]、[13]、[14]。相应地，人类生物监测数据显示，2000年至2019年间亚洲、北美、欧洲和大洋洲人群的血清PFOA水平在1.3至4.8 µg/L之间[15]。在职业环境中，特别是长期接触PFOA的纺织工人中，血清浓度可高达5.46 µg/L[16]。动物实验表明，PFOA暴露可导致发育毒性、免疫毒性、氧化应激、甲状腺功能障碍和脂质代谢紊乱，而人类暴露则与肝脏损伤和甲状腺异常有关[17]、[18]、[19]、[20]。
PFOA在环境介质和人类群体中的普遍存在加剧了对其潜在健康风险的担忧。由于其显著的生态毒性，美国环境保护署将PFOA列为“可能致癌物”，并且许多国家将其列入危险化学品名单，对其生产和使用进行了严格监管[21]、[22]。然而，工业界对高效表面活性剂的需求推动了据称持久性和毒性较低的替代品的发展。六氟丙烯氧化物三聚酸（HFPO-TA）已成为各种工业应用中广泛采用的替代品[23]。然而，HFPO-TA也具有环境持久性，其生物累积潜力可能甚至高于PFOA[24]。在中国、英国、韩国、美国和瑞典收集的表面水样本中，83%的样本中检测到了HFPO-TA，其浓度范围为0.14-5.0 ng/L[25]。相比之下，在局部污染热点地区，HFPOA的浓度显著升高。在中国山东省的小清河中，HFPOA浓度高达68.5 µg/L，而在附近水域的野生鲤鱼体内的血液浓度高达1,510 µg/L。此外，居住在氟聚合物制造设施附近的居民的血清HFPOA水平高达2.93 µg/L[22]。动物研究表明，HFPOA具有与PFOA相似的生物学效应，可引起肝脏功能障碍并干扰与线粒体功能相关的代谢途径[26]。此外，HFPOA的发育期暴露可通过干扰PPARγ信号通路导致脂质代谢的持久性紊乱[27]，这一机制与人类肝脏和肾脏功能的改变密切相关。流行病学证据进一步表明，HFPOA暴露与人类肝脏和肾脏参数的变化显著相关[28]。
近年来，除了其已知的肝肾毒性外，PFAS及其替代品的生殖和遗传毒性也引起了越来越多的关注。研究表明，PFOA会破坏雌激素稳态[29]。PFOA暴露会导致啮齿动物体内17β-雌二醇（E2）水平升高和睾酮（T）水平下降[4]。Benninghoff等人使用虹鳟鱼作为实验模型，发现PFOA暴露显著增加了雌激素反应性生物标志物卵黄蛋白（VTG）的水平。此外，PFOA被发现在鳟鱼肝脏中直接与雌激素受体结合，显著激活基因报告基因的活性，证明PFOA具有轻微的环境外源性雌激素作用[30]。同样，HFPOA也被观察到能显著影响斑马鱼的VTG水平和性类固醇激素，可能比PFOA具有更强的雌激素效应[31]。然而，这两种化合物之间的生殖毒性和遗传毒性直接比较仍然有限。
由于鱼类对水溶性污染物具有高度敏感性，它们在水生生态系统中充当主要的生物受体。其中，斑马鱼是经济合作与发展组织（OECD）认可的模型生物，由于其丰富的繁殖能力、快速的生命周期以及与人类的显著遗传和生理相似性，被广泛用于毒理学研究[32]、[33]。因此，在受控实验条件下，本研究通过检查生殖细胞损伤、性激素水平（E2和T）、VTG表达以及后代幼鱼的基因转录谱，系统评估了PFOA和HFPOA的潜在毒性。这些分析共同为评估HFPOA在水生生物中的毒理学特性及其作为PFOA替代品的生态安全性提供了关键基础。
