看不见的环境污染物PCB153如何偷走健康？—— 线虫实验揭示持久污染物的隐秘威胁

来源：深圳大学附属华南医院 2025-03-27 11:11

线虫的微观世界犹如一面镜子，映照出工业化进程中的生态负债。保护环境健康，本质上是在守护人类代际间的生命契约——唯有理解那些看不见的威胁，才能为未来编织真正的安全网。

在人类不断追求工业发展的历程中，许多化学物质被创造出来，却以意想不到的方式反噬着生态系统。

近期深圳大学附属华南医院刘楠教授团队在国际环境科学期刊Journal of Environmental Sciences上发表论文 Polychlorinated biphenyls-153 induces fat accumulation and lifespan shortening through CYP450 family genes in Caenorhabditis elegans （https://doi.org/10.1016/j.jes.2025.03.006）的研究，通过微型生物实验室 秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans），揭开了典型工业污染物多氯联苯-153（PCB-153）的潜在危害：它不仅会导致生物体脂肪异常堆积，还会缩短寿命。这项发现为理解持久性有机污染物的慢性毒性机制提供了重要线索。曲直副教授和研究生王盼盼同学为共同第一作者。

一、环境中的"沉默杀手"：PCB-153从何而来？

图1 PCB-153的分子结构式

多氯联苯（polychlorinated biphenyls，PCBs）是一类曾被广泛用于电力设备、塑料生产的多环芳烃类化合物（图1），因其化学性质稳定、难以降解，虽已被全球禁用数十年，仍以"遗产污染物"的形式存在于土壤、水体及生物体内。其中PCB-153因氯原子取代位点特殊，表现出极强的脂溶性和生物蓄积性，能通过食物链在动物脂肪组织中富集。人类通过食用受污染的鱼类、肉类等持续摄入微量PCB-153，其在体内的半衰期可长达数年。

二、线虫实验室：微小生物如何预警人类健康风险？

图2 秀丽隐杆线虫

图2 线虫形态及PCB153所造成的线虫的损伤效应

研究团队选择体长仅1毫米的线虫作为模型生物，这并非偶然。线虫与人类共享60%以上的同源基因，其脂肪代谢、衰老调控通路（如胰岛素信号通路）与哺乳动物高度相似，且生命周期短（平均3周，图2所示），能在短时间内观察到污染物的长期效应。通过基因编辑技术，科学家能定位毒性作用的关键靶点。到目前为止，共有四届诺奖都与这种不起眼的小虫子有关。实验中，暴露于PCB-153的线虫出现了两大显著变化：

1.脂肪异常积累：特殊染色显示，线虫肠道内脂滴体积增大40%，这与人类的病理特征相似；

2.寿命缩短：处理组线虫平均存活时间减少15%，相当于人类预期寿命缩短10年以上。

另外，氧化应激损伤、生长延迟、生殖系统受损和运动受限的现象也同时会出现，这都对线虫的寿命造成极大影响。

三、基因解码：CYP450酶系统失灵是关键机制

图3 环境PCB-153暴露涉及的CYP450家族基因

进一步研究发现，PCB-153的毒性效应与细胞色素P450（CYP450）家族基因的功能抑制密切相关。这类基因编码的酶是生物体的"解毒大师"，负责代谢外源毒素和调控内源脂质平衡。特别值得注意的是，当研究者人为增强线虫的CYP450基因表达时，PCB-153的毒性效应显著减弱，这为未来开发解毒策略指明了方向。

四、从实验室到现实：环境污染物的慢性威胁不容忽视

尽管实验剂量高于当前环境浓度，但PCB-153的持久性、生物放大效应及其与其他污染物的协同作用，使得低剂量长期暴露的风险尤为隐蔽。流行病学研究已发现，人体血液中PCB水平与肥胖、2型等代谢疾病呈正相关，而这项研究从分子机制层面补充了证据链。更令人警惕的是，现代人可能同时暴露于数千种人工化学物质，这些"化学鸡尾酒"的叠加效应尚未被充分认知。正如论文通讯作者指出："PCB-153提示我们，某些污染物可能像慢性病毒般，悄然改写生命的代谢程序。"

五、科学启示：环境健康需要跨世代守护

这项研究不仅揭示了传统污染物的新型作用机制，更凸显了环境毒理研究的紧迫性：

加强污染物监测：开发快速检测PCB残留的生物传感器；

探索解毒途径：通过膳食补充（如抗氧化剂）或基因调控增强解毒能力；

推动绿色替代：从源头减少持久性污染物的产生。

线虫的微观世界犹如一面镜子，映照出工业化进程中的生态负债。保护环境健康，本质上是在守护人类代际间的生命契约 唯有理解那些看不见的威胁，才能为未来编织真正的安全网。

参考文献

[1] Zhi Qu,Panpan Wang, YaluWang, et al. Polychlorinated biphenyls-153 induces fat accumulation and lifespan shortening through CYP450 family genes in Caenorhabditis elegans. Journal of Environmental Sciences, doi:10.1016/j.jes.2025.03.006.

[2] Peiwen Li, Yali Xu, Zhaoyang Li, et al. Association between polychlorinated biphenyls exposureand incident type 2 diabetes mellitus: A nested case-control study, Environmental Research, 2023, 228, 115743. doi:10.1016/j.envres.2023.115743.

[3] Stratakis N, Rock S, La Merrill MA, et al. Prenatal exposure to persistent organic pollutants and childhood obesity: A systematic review and meta-analysis of human studies. Obesity Review. 2022, 23 Suppl 1(Suppl 1): e13383. doi: 10.1111/obr.13383. Epub 2021.

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