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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2015, 31(10):211-215
全氟辛烷磺酸盐（PFOS）是全氟化合物（PFCs）
降解的产物之一，其结构中具有 C-F 键，具有稳
定、 疏 水、 疏 油 等 特 征， 在 日 常 生 活 中 应 用 广
泛［1-3］。调查显示，在欧洲、北美、日本、中国等国
家的多种生物中均检测到 PFOS 的存在，这些生物既
包括低等的藻类又有高等的哺乳动物和鸟类，甚至
在人体的血清、乳汁和脐带血中也检测到 PFOS 的存
在［4，5］。大量研究证实，PFOS 在生物体内具有蓄
积和致毒的效应，并且可以通过食物链富集，长期
存在于人和动物体内，并具有肝脏毒性、发育毒
性、免疫毒性等全身多脏器毒性［6-8，11］，但对 PFOS
的毒性机理仍不明确，过量的 PFOS 进入生物体刺
激细胞产生大量的活性氧而引起机体的氧化损伤，
此外，它还可以破坏细胞膜，影响基因的结构和
表达［9-12］。
目前，对 PFOS 的研究大多集中于小白鼠、鱼
收稿日期 ： 2015-03-02
基金项目 ：国家自然科学基金资助项目（31100377），山东省自然科学基金资助项目（ZR2011CQ018）
作者简介 ：苗自利，男，硕士研究生，研究方向 ；毒理学 ；E-mail ：zilimiao@163. com
通讯作者 ：袁佐清，女，博士，副教授，研究方向 ：毒理学 ；E-mail ：yuanzuoqing2008@126.com
PFOS 对再生东亚三角涡虫抗氧化酶活性的影响
苗自利  袁佐清
（山东理工大学生命科学学院，淄博 255049）
摘 要 ： 为了探究全氟辛烷磺酸（Perfluorooctane sulfonate，PFOS）对再生涡虫抗氧化酶活性的影响，以再生中的涡虫作为
实验材料，采用酶活性的测定的方法来探究 PFOS 对再生中东亚三角涡虫中抗氧化酶活性的影响。结果表明，PFOS 刺激涡虫产生
应激反应。在再生早期，PFOS 胁迫会造成涡虫的氧化损伤和脂质的过氧化，并表现出随着 PFOS 浓度的升高，涡虫氧化损伤程度
加剧的趋势 ；再生 5 d 时，机体产生抗氧化的反应来消除体内的氧自由基 ；在再生的后期，由于涡虫对药物的耐受作用，涡虫的
抗氧化反应不显著。
关键词 ： PFOS ；东亚三角涡虫 ；再生 ；抗氧化酶活性
DOI ：10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.10.032
Effects of PFOS on the Activities of Antioxidant Enzyme in Regenerated
Dugesia japonica
Miao Zili Yuan Zuoqing
（School of Life Science，Shandong University of Technology，Zibo 255049）
Abstract:  Perfluorooctane sulfonate（PFOS）, a persistent organic pollutant, has been a typical predominant perfluorinated chemicals
（PFCs）in the environment. In this study, we used regenerated planarians（Dugesia japonica）to evaluate the toxicological effects of PFOS on
the activities of antioxidant enzyme. The results indicated that PFOS stimulated planarians to generate the stress responses. In the early stage of
regeneration, PFOS stress caused oxidative damage and lipid peroxide of planarians, with the concentration of PFOS increasing, oxidative damage
degree of planarian intensified ；at the 5th day of regeneration, the body produced oxidation reaction to eliminate oxygen free radicals ；in the
late stage of regeneration, the oxidation reaction of planarian was no longer significant because of drug tolerance.
Key words:  PFOS ；Dugesia japonica ；regeneration ；antioxidant enzyme activity
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.10212
类等高等动物中［4，6，7，12］，对于 PFOS 对低等动物
毒性的研究甚少。东亚三角涡虫作为低等扁形动物，
对环境变化十分敏感，并且具有强大的再生能力，
是研究再生与凋亡平衡的良好材料，也是一种良好
的水体污染指示物［13-18］。再生中的涡虫暴露于高
浓度 PFOS 中，会产生一种外界环境压力。本研究
通过检测 PFOS 胁迫下再生涡虫中 GSH-Px 酶、GST
酶、POD 酶活性的变化以及 MDA 的含量的变化，
初步探究 PFOS 对再生涡虫的氧化损伤作用。
1 材料与方法
1.1 材料
东亚三角涡虫采自博山泉河头的泉水中，22℃
凉 开 水 培 养，PFOS 产 自 ALORICH 公 司，DMSO
（Dimethyl Sulfoxide）产自 Klontech 公司。谷胱甘肽
过氧化物酶（GSH-PX）试剂盒，谷胱甘肽 -S 转移
酶（GST）试剂盒，过氧化物酶（POD）试剂盒，丙
二醛（MDA）试剂盒购于南京建成生物公司。
1.2 方法
1.2.1 再生涡虫的胁迫 PFOS 以 0.005% 的 DMSO
溶液溶解，配置为 0、0.5、1、5、10 mg/L 五个浓度，
涡虫自耳突下缘切去头部（在肉眼下操作），每个处
理 10 条涡虫，每天更换一次培养溶液。分别于处理
1、3、5、7 和 10 d 后提取涡虫蛋白，测再生涡虫中
GSH-PX 酶、GST 酶、POD 酶的活性以及 MDA 的含量。
1.2.2 涡虫总蛋白的提取 将 10 条涡虫置于 1.5
mL 离心管中，洗净，吸干水，液氮中迅速冷冻，
使用塑料杵子研磨成粉末，加入适量 PBS 缓冲液
（M/V=1∶100，PBS ：0.01 mol/L，pH7.4），继续研磨
成糊状，4℃ 10 000 r/min 离心 30 min，取上清，4℃
10 000 r/min 离心 15 min，取上清分装保存。立刻测
蛋白和酶的活性，也可以 -80℃冻存。
1.2.3 酶活的测定 使用南京建成生物公司的酶测
定试剂盒，每毫克蛋白质，扣除非酶反应的作用，
使体系中 GSH 浓度降低 1 μmol/L 为 GSH-Px 酶的一
个酶活力单位 ；每毫克组织蛋白在 37℃反应 1 min
扣除非酶促反应，使体系中 GSH 浓度降低 1 μmol/L
为 GST 酶的一个酶活力单位 ；在 37℃条件下，每毫
克组织蛋白每分钟催化 1 μg 底物的酶量为 POD 酶的
一个活力单位。具体实验方法按照南京建成生产的
试剂盒说明书进行。
1.3 数据处理
测定结果用 Excel2007 进行数据处理以及分析，
用 SPSS16.0 进行数据的显著性分析。
2 结果
2.1 PFOS对再生涡虫体内GSH-PX酶活性的影响
如图 1 所示，PFOS 处理再生涡虫，再生 1 d 时，
对照组涡虫中 GSH-Px 酶活性达到最高值，其余浓
度处理组涡虫中 GSH-Px 酶活性均低于对照组，差
异具有显著性，且随着浓度的升高，GSH-Px 酶活
性也呈上升趋势 ；再生 3 d 时，对照组涡虫中 GSH-
Px 酶活性显著降低，对照组涡虫中 GSH-Px 酶活性
高于处理组涡虫中 GSH-Px 酶活性，各浓度处理组
涡虫中 GSH-Px 酶活性差异不显著 ；再生 5 d 时，处
理组涡虫中 GSH-Px 酶活性低于对照组，1 mg/L 和
5 mg/L 处理组涡虫中 GSH-Px 酶活性最低 ；再生 7 d
时，各组涡虫中 GSH-Px 酶的活性较再生 5 d 均有下
降，10 mg/L 处理组涡虫中 GSH-Px 酶活性高于对照
组，其余处理组涡虫中 GSH-Px 酶活性均低于对照组，
再生 10 d 时；各组涡虫中 GSH-Px 酶活性均达到最低，
各处理组涡虫中 GSH-Px 酶活性差异不显著。
0
50
100
150
200
250
1 3 5 7 10
Regenerated time/d
G
SH
-P
X
A
ct
iv
ity
/U·mg-1  0 mg/L0.5 mg/L1 mg/L5 mg/L10 mg/L
**
**
**
**
****
**
* **
****
**
**
**
**
**
** ****
*P<0.05 ；**P<0.01
图 1 PFOS 对 GSH-Px 酶活性的影响
2.2 PFOS对再生涡虫体内GST酶活性的影响
如图 2 所示，PFOS 处理再生涡虫，再生 1 d 时，
5 mg/L，10 mg/L 处理组涡虫中 GST 酶活性高于对照
组，约为对照组的 2-3 倍，差异具有极显著性 ；再
生 3 d 时，10 mg/L 处理组涡虫中 GST 酶活性高于对
照组，差异具有极显著性，其余浓度处理组涡虫中
GST 酶活性低于对照组，只有 5 mg/L 处理组差异有
2015,31(10) 213苗自利等：PFOS 对再生东亚三角涡虫抗氧化酶活性的影响
极显著性 ；再生 5 d 时，0.5 mg/L 处理组涡虫中 GST
酶活性低于对照组，差异有极显著性，其余浓度组
涡虫中 GST 酶活性高于对照组，5 mg/L 处理组涡虫
中 GST 酶活性达到最高 ；再生 7 d 时，5 mg/L 处理
组涡虫 GST 酶活性继续处于高水平，其余处理组涡
虫中 GST 酶活性与对照组差异不显著；再生 10 d 时，
5 mg/L 处理组涡虫中 GST 酶活性开始下降到对照组
水平，其余处理组涡虫中 GST 酶活性略低于对照组。
余处理组中涡虫 MDA 含量约为对照组 3-5 倍，差异
具有极显著性 ；再生 3 d 时，各处理组涡虫中 MDA
含量均高于对照组，10 mg/L 处理组涡虫中 MDA 含
量达到最大值 ；再生 5 d 时，0.5 mg/L，5 mg/L 处理
组涡虫中 MDA 含量接近约为对照组的 2 倍，其余处
理组涡虫中 MDA 含量与对照相差不大 ；再生 7 d 时，
各种涡虫中 MDA 含量均开始降低，各处理组之间随
着浓度的升高，涡虫中 MDA 含量呈下降趋势，只
有 10 mg/L 处理组涡虫中 MDA 含量低于对照组 ；再
生 10 d 时，各组涡虫中 MDA 含量趋于稳定，1 mg/L
0
50
100
150
200
250
1 3 5 7 10
Regenerated time/d
G
ST
A
ct
iv
ity
/U·mg-1  0 mg/L0.5 mg/L 1 mg/L5 mg/L 10 mg/L
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
*P<0.05，**P<0.01
图 2 PFOS 对 GST 酶活性的影响
2.3 PFOS对再生涡虫体内POD酶活性的影响
如图 3 所示，PFOS 处理再生涡虫，再生 1 d 时，
处理组涡虫中 POD 酶活性低于对照组，0.5 mg/L 处
理组涡虫中 POD 酶活性最低，约为对照组的 1/5 ；
再生 3 d 时，各组涡虫中 POD 酶活性最低，各处理
组涡虫中 POD 酶活性低于对照组，各处理组之间
差异不显著 ；再生 5 d 时，各组涡虫中 POD 酶活性
开始升高，5 mg/L 处理组涡虫中 POD 酶的活性低于
对照组，其余处理组涡虫中 POD 酶活性均高于对
照组 ；再生 7 d 时，各组涡虫中 POD 酶活性继续升
高，只有 0.5 mg/L 处理组涡虫中 POD 酶活性略有下
降，5 mg/L 处理组涡虫中 POD 酶活性达到最大值 ；
再生 10 d 时，各组涡虫中 POD 酶活性开始下降，
0.5 mg/L 处理组涡虫中 POD 酶活性低于对照组，5
mg/L，10 mg/L 处理组涡虫中 POD 酶活性高于对照组，
各处理组之间随着浓度的升高，POD 酶活性也呈上
升趋势。
2.4 PFOS对再生涡虫体内MDA含量的的影响
如图 4 所示，PFOS 处理再生涡虫时，再生 1 d 时，
0.5 mg/L 处理组涡虫中 MDA 含量略低于对照组，其
0
2
4
6
8
10
12
1 3 5 7 10
Regenerate time/d
PO
D
A
ct
iv
ity
/U·mg-1  0 mg/L0.5 mg/L 1 mg/L5 mg/L 10 mg/L
**
**
**
********
** **
**
**
**
**
**
**
**
**
*P<0.05，**P<0.01
图 3 PFOS 对 POD 酶活性的影响
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1 3 5 7 10
Regenerated time/d
M
D
A
C
on
te
nt
/nmol·mg-1  0 mg/L0.5 mg/L1 mg/L5 mg/L10 mg/L**
**
**
**
**
**
**
****
**
****
*
**
**
*
*P<0.05，**P<0.01
图 4 PFOS 对 MDA 含量的影响
处理组涡虫中 MDA 含量最高，其余处理组涡虫中
MDA 含量与对照组涡虫中 MDA 含量相近。
3 讨论
体外培养的细胞和动植物个体实验均显示，
PFOS 诱导能造成体内活性氧（ROS）含量升高［21］，
过氧化氢酶，超氧化物歧化酶等抗氧化酶类表达量
均显著增加［14-18］。抗氧化酶系主要包括过氧化物
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.10214
酶（POD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）等，其
主要作用是清除体内的活性氧，保护机体免受外界
有毒物质的刺激和损伤［16，17］。此外，该类酶的其
活力或含量可随着环境胁迫发生明显变化，因而检
测该类酶的活性可以反映出机体所受的氧化损伤情
况，丙二醛（MDA）是体内脂质过氧化的最终产物，
MDA 含量的高低间接反映了机体的组织细胞受损伤
度。当生物体在有毒物质的胁迫下，毒性物质可诱
发生物体产生活性氧，当诱发物毒性较低时，机体
所产生的少量活性氧可以由抗氧化酶消除，抗氧化
酶的活性也会随之升高，保持体内各自由基代谢平
衡，最终保持细胞正常的代谢不受破坏［19，20］。当诱
发物毒性较高时，生物机体内产生的活性氧不能及
时被体内抗氧化防御系统消除，从而使生物机体造
成氧化损伤［21，22］，这时体内各种抗氧化酶的活力将
受到抑制，而 MDA 为脂质过氧化的最终产物，此时
MDA 的含量会明显上升。GST 酶与肝脏的损失密切
相关，检测 GST 酶的活性也有助于反映机体组织细
胞的受损程度。
本实验显示，涡虫再生 1 d 时，对照组涡虫中
GSH-Px 酶、POD 酶的活性显著升高，MDA 的含量
较低，表明再生对涡虫会产生氧化损伤，对照组涡
虫能通过体内的抗氧化酶来清除体内在再生过程中
产生的活性氧，但是 PFOS 处理组涡虫中 GSH-Px 酶，
POD 酶的活性远低于对照组，高浓度 PFOS 处理组
涡虫中 MDA 的含量远高于对照组，表明在再生和
PFOS 的双重胁迫下，再生 1 d 涡虫的活性氧没有及
时被清除，机体产生了氧化损伤，且随着 PFOS 浓
度的升高，氧化损伤也随之加剧，高浓度 PFOS 处
理组涡虫中 GST 酶的活性显著升高。涡虫再生 3 d 时，
对照组涡虫中 GSH-Px 酶，POD 酶的活性开始下降，
说明对照组涡虫体内的抗氧化反应不显著，PFOS 处
理组涡虫中酶仍处于较低水平，MDA 的含量继续
升高，说明机体的氧化损伤加剧。所有组涡虫 GST
酶的活性均有升高说明 GST 酶对再生的胁迫损伤不
敏感。涡虫再生 5 d 时，随着涡虫再生已经基本完
成，PFOS 处理组涡虫中 GSH-Px 酶，POD 酶的活性
开始升高，MDA 的含量也开始下降，在低浓度组和
高浓度组中尤为明显，说明 PFOS 处理组涡虫中抗
氧化酶开始发挥作用，GST 酶活性持续升高 ；在涡
虫再生 7 d 和 10 d 时，对照组和 PFOS 处理组涡虫
中 GSH-Px、GST、POD 酶的活性维持在稳定水平，
MDA 的含量也处于较低水平，说明涡虫体内的抗氧
化反应不显著，再生完全的涡虫已对 PFOS 的胁迫
产生了耐受。
本实验结果说明，在涡虫再生初期，由于再生
对涡虫的胁迫，对照组涡虫已经启动抗氧化反应，
实验处理组则因 PFOS 浓度过高引起了氧化损伤，
但是随着再生天数的增加，对照组涡虫 3 d 后氧化
应激反应不显著，而 PFOS 浓度处理组涡虫的抗氧
化反应延迟到再生 5 d 时进行，此结果与孙丽群［23］、
张合彩等［21］研究离子液对日本三角涡虫中抗氧化
酶活性的变化趋势不同，原因可能是由于再生涡虫
比成体涡虫更为敏感，也可能是因为涡虫对不同药
物的敏感程度不同。此外，PFOS 对再生涡虫中 GST
酶的影响不显著，可能是涡虫并没有真正的肝脏，
所以 GST 酶的指标变化并不显著。
4 结论
PFOS 刺激涡虫能够引起涡虫的应激反应，在再
生早期，PFOS 胁迫会造成涡虫的氧化损伤和脂质的
过氧化，并表现出随着 PFOS 浓度的升高，涡虫氧
化损伤程度加剧的趋势，再生 5 d 时，机体产生抗
氧化的反应，来消除体内的氧自由基，在再生的后期，
由于涡虫对药物的耐受作用，涡虫的抗氧化反应不
再明显。
参 考 文 献
［1］Calafast AM, Needham LL, Kukleny Z, et al. Perfluorinated
chemicals in selected residents of the American continent［J］.
Chemospherem, 2006, 63（4）：490-496.
［2］Kannan K, Tao L, Sinclair E, et al. Perfuorinated compounds in
aquatic organisms at various trophic levels in Great Lakes food
chain［J］. Arch Environ Contam Toxicol, 2005, 48（4）：559-
556.
［3］Kannan K, Choi JW, Iseki N, et al. Concentrations of perfluorinated
acids in lives of birds from Japan and Korea［J］Chemoshpere,
2002, 49（3）：225-231.
［4］金一和 , 刘晓 , 张迅 , 等 . 人血清中全氟辛烷磺酰基化合物污染
现状［J］中国公共卫生 , 2003, 19（10）：1200-1201.
2015,31(10) 215苗自利等：PFOS 对再生东亚三角涡虫抗氧化酶活性的影响
［5］Case MT, York RG, Christian MS. Rat and rabbit oral developmental
toxicology studies with two perfluorinated compounds［J］Int J
Toxicol, 2001, 20（2）：101-109.
［6］Abbott BD, Wolf CJ, Das KP, et al. Developmental toxicity of
perfluorooctane sulfonate（PFOS）is not dependent on expression
of peroxisome proliferator activated receptor-alpha（PPAR alpha）
in the mouse［J］. Reprod Toxicol, 2009, 27（3-4）：258-265.
［7］Lau C, Thibodeaux JR, Hanson RG, et a l . Exposure to
perfluorooctane sulfonate during pregnancy in rat and mouse. II ：
postnatal evaluation［J］. Toxicol Sci, 2003, 74（2）：382-392.
［8］Dauwe T, Van de Vijver K, De Coen W, et a1. PFOS levels
in the blood and liver of a small insectivorous songbirdnear a
fluorochemicalplant［J］. EnvironInt, 2007, 33（3）：357-361.
［9］Loccisano AE, Campbell Jr. JL, Butenhoff JL, et al. Evaluation of
placental and lactational pharmacokinetics of PFOA and PFOS in
the pregnant, lactating, fetal and neonatal rat using a physiologically
based pharmacokinetic model［J］. Reproductive Toxicology, 2012,
33 ：468-490.
［10］ Newsted JL, Coady KK, Beach SA, et al. Effects of perfluorooctane
sulfonate on mallard and northern bobwhite quail exposed
chronically via the diet［J］. Environmental Toxicology and
Pharmacology, 2007, 23 ：1-9.
［11］ Florentin A, Deblonde T, Diguio N, et al. Impacts of two
peruorinated compounds（PFOS and PFOA）on human hepatoma
cells ：Cytotoxicity but no genotoxicity?［J］. International Journal
of Hygiene and Environmental Health, 2011, 214 ：493-499.
［12］ Luebker DJ, Hansen KJ, Bass NM, et al. Interactions of
fluorochemicals with rat liver fatty acid-binding protein［J］.
Toxicology, 2002, 176 ；175-185.
［13］ 马克学 , 陈广文 , 马世克 . 涡虫再生研究进展［J］. 生物学教学 ,
2008, 33（1）：6-8.
［14］孙祯 , 潘红春 , 王芳芳 , 等 . 温度对日本三角涡虫种群增长及
抗氧化酶活力的影响［J］. 安徽师范大学学报 ：自然科学版 ,
2008, 31（1）：62-65.
［15］潘红春 , 范杰 , 王芳芳 , 等 . pH 值对日本三角涡虫种群增长、
无性生殖及 6 种酶活力的影响［J］. 水生生物学报 , 2008, 32
（3）：339-344.
［16］刘长海 , 刘世鹏 , 张欢 , 等 . Fe3+ 肋迫对日本三角涡虫体内过
氧化氢酶活性的影响［J］. 江苏农业科学 , 2007（1）：232-
234.
［17］赵江沙 , 曾兆 , 熊渊 , 等 . Cu2+ 胁迫条件对涡虫体内过氧化氢
酶活性的影响［J］. 氨基酸和生物资源 , 20113, 25（3）：44-
45.
［18］潘红春 , 王芳芳 , 昊氢 , 等 . 短波紫外线对日本三角涡虫的损
伤及六种酶活力的影响［J］. 激光生物学报 , 2007, 16（5）：
563-568.
［19］Li MH. Effect of nonionic and ionic surfaceants on surcival,
oxodative stess, and cholinesterase acticity of planarian［J］.
Chemosphere, 2008, 70（10）；1796-1803.
［20］Yuan ZQ, Zhao BS, Meng FL. Toxicity and beheavioral effectcs
of anionic surfactant sodium decyl sulphate to planarian Dufesia
japonica［J］. Fresenius Environmental Bulletin, 2011, 20（2a）；
506-510.
［21］张合彩 , 孙丽群 , 陈广文 , 等 . 淡水涡虫毒理学研究进展［J］.
生物学教学 , 2012, 37（4）：2-4.
［22］Lau AH, Knakievica T, Prá D. Freshwater planarians as novel
organisms for genotoxicity testing ：analysis of chromosome
aberrations［J］. Environmental and Molecular Mutagenesis,
2007, （06）：475-482.
［23］孙立群 . 离子液体对日本三角涡虫的毒性作用研究［C］. 河南：
河南师范大学 , 2012.
（责任编辑 李楠）