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多氟和全氟烷基化合物(poly-and perfluoroalkyl substances,PFASs)由于其独特的稳定性、疏水性和疏脂性被广泛用于生产和生活中。PFASs的生产方式有两种:电化学氟化法(electrochemical fluorination,ECF)和调聚反应(telomerization)。由于ECF方法产生的全氟烷基酸(perfluoroalkyl acids,PFAAs)具有持久性、高毒性和生物富集性等特点,发达国家开始逐渐停止或限制这种生产工艺。调聚反应产生的氟调醇(fluorotelomer alcohols,FTOHs)的产量却不断增加。研究表明,FTOHs经生物或非生物转化能够生成全氟烷基羧酸(perfluocarboxylic acids,PFCAs),因而是PFCAs环境污染和人体暴露的间接来源。毒理学研究发现FTOHs的一些中间代谢产物能够与多种生物分子共价结合,影响其正常的功能,产生严重的毒性效应。代谢终产物PFAAs和活性巯基化合物又分别能引起肝毒性和肾毒性。因此,代谢转化对FTOHs生物毒性有重要影响,是代谢活化过程。 研究表明,细胞色素P450酶(cytochrome P450s,CYPs)催化了FTOHs的第一步氧化转化。CYPs包含众多亚型,而人体中催化该过程的P450酶亚型仍未知,Ⅰ相和Ⅱ相反应的代谢动力学也未见报道。 在本文中,利用重组人源P450酶、人肝微粒体(human liver microsomes,HLMs)及人肝胞液考察了6∶2、8∶2及10∶2 FTOH的Ⅰ相及Ⅱ相代谢过程,筛查了催化8∶2 FTOH的P450酶亚型并鉴定了代谢产物。结果表明,在所研究的11种CYPs亚型中,只有CYP2C19能够催化8∶2 FTOH,其Km和Vmax值分别为18.8μM和8.52 pmol/min/pmol P450。HPLC-MS/MS分析证明8∶2 FTOH的氧化产物为8∶2氟调醛(8∶2 fluorotelomer aldehyde,8∶2 FTAL),8∶2 FTAL易自发失去HF形成8∶2氟调不饱和醛(8∶2 fluorotelomer unsaturated aldehyde,8∶2 FTUAL)。HLMs也能够催化8∶2 FTOH氧化,其Vmax及CLint值与CYP2C19相当。分子对接结果表明8∶2 FTOH的末端羟基与催化中心的结合构象有利于氧化反应的发生。在HLMs代谢反应中,发现6∶2 FTOH能够发生显著的降解,其CLint值为17.96 pmol/min/mg HLMs/μM,8∶2和10∶2 FTOH的代谢效率较低,分别为11.04和9.10 pmol/min/mg HLMs/μM,说明碳链长度对FTOHs的代谢效率有重要影响。Ⅱ相代谢实验发现,8∶2 FTOH能够被HLMs中的葡萄糖醛酸转移酶(UDP-glucuronosyltransferases,UGTs)催化生成8∶2 FTOH-glucuronide,也能够被肝胞液中硫酸转移酶(sulfotransferases,SULTs)催化生成8∶2 FTOH-sulfate。Ⅰ相和Ⅱ相代谢的效率大小关系为:sulfation> oxidation> glucuronidation。Ⅱ相加合物水溶性高、易于排泄,因此,排泄是8∶2 FTOH人体暴露的主要归宿。本文筛查了FTOHs代谢的关键酶,并计算了代谢反应的动力学常数,为深入了解FTOHs的人体代谢转化机制和评价FTOHs暴露的环境健康风险提供了依据。