传统全氟烷基化合物（Per- and polyfluoroalkyl substances，PFASs）的环境 行为、人体暴露和毒性效应使得全氟辛基羧酸（Perfluorooctanoic acid，PFOA）和全氟辛基磺酸（Perfluorooctane sulfonate，PFOS）等主要化合物逐渐被禁用和限制生产。由于传统全氟烷基化合物在生产和生活中的不可或缺性，随之产生了一系列的替代产品（6:2 Cl-PFESA、8:2 Cl-PFESA、HFPO-DA、HFPO-TA）。然而，PFASs 替代产品在投入生产使用前，其安全性尚未得到完善的评估，且随着不断地生产和使用，部分替代品已经在环境和人群中普遍检出，目前关于其毒性效应和健康风险评估的数据十分匮乏，因此评估在环境和人群中普遍检出的PFASs 替代品的毒性作用和健康风险迫在眉睫。探究PFASs 的构效关系能为PFASs 新型替代品的毒性作用和健康风险评估提供一定的数据支撑和理论依据。基于核受体研究污染物的毒性作用及其机制是目前评估污染物健康风险的重要手段之一。过氧化物酶体增殖剂激活受体（Peroxisome proliferator-activated receptors，PPARs）是PFASs 在生物体内的主要靶点，PFASs 诱导的PPARs 受体活性通常能反映PFASs 的毒性效应，因此探究影响PPARs 受体活性的关键因素具有十分重要的意义。在此背景之下，本文首先从受体结合、受体激活和分子对接层面分析了PFASs与PPARβ/δ 受体的结构依赖关系。其次，我们从受体结合、受体激活、胞内摄入量和细胞功能层面探究了影响PPARγ 受体活性的关键因素。最后我们评估了PFOS 和PFOA 替代品的毒性效应和健康风险，分别从受体结合、受体激活、分子对接和细胞功能层面研究了它们与PPARs 受体的相互作用及干扰机制，希望为PFASs 新型替代品的毒性效应和健康风险的评估和预测提供一定的理论依据。
      本论文的主要研究结果如下：
      1. 我们研究了17 种具有不同碳链长度和不同官能团的PFASs 与PPARβ/δ 受体的相互作用和结构依赖关系。受体竞争结合实验发现17 种PFASs 可以直接与PPARβ/δ 受体结合。PFCAs 与PPARβ/δ 受体的结合能力随着碳链长度的增加呈倒“U”型关系，PFDoA（C12）的结合能力最强。PPARβ/δ 介导的双荧光素酶报告基因实验发现，PFASs 能够激活PPARβ/δ 信号通路。PFCAs 的激活效应随着碳链长度的增加呈倒“U”型关系，PFTrDA（C13）的激活效应最强。PFASs 与PPARβ/δ 的结合能力和激活效应也受末端官能团的影响，其顺序为磺酸基 > 羧酸基 > 醇羟基。分子对接显示，PFASs 与PPARβ/δ 的结合模式与脂肪酸类似。以上研究结果表明，PPARβ/δ 信号通路可能是PFASs 产生毒性效应的新机制。
      2. 研究了影响PFASs 激活PPARγ 受体信号通路的关键因素。细胞成脂分化实验表明，7 种PFCAs 均能促进人源和鼠源前脂肪细胞成脂分化，随碳原子数的增加均呈倒“U”型关系，PFUnA（C11）促进人源前脂肪细胞成脂分化的能力最强，PFTrDA（C13）促进鼠源前脂肪细胞成脂分化的能力最强。PPARγ 介导的转录活性实验同样发现类似的倒“U”型关系，PFTrDA（C13）的人源和鼠源PPARγ转录激活效应均为最强。竞争结合实验发现长链PFCAs 与PPARγ 的结合能力强于短链PFCAs。PFCAs 胞内摄入量实验发现，PFCAs 的细胞吸收能力随碳原子数的增加而增加，与疏水性呈显著的正相关关系。相关性分析表明，在受体转录活性和细胞成脂活性水平，受体结合能力和PFCAs 的胞内浓度不是决定PPARγ受体活性的关键因素，胞内PFCAs 与PPARγ 受体结合的浓度决定了PPARγ 受体的活性，是真实的生物有效浓度。本部分研究首次在分子水平建立了受体结合浓度与PPARγ 受体活性之间的相关性，它可以帮助我们更好地理解和预测PFASs的毒性。
      3. 我们评估了PFOS 替代品（6:2 Cl-PFESA 和8:2 Cl-PFESA）的PPARs干扰效应。通过体外荧光竞争结合实验，我们发现6:2 Cl-PFESA 和8:2 Cl-PFESA都能够与PPARs 受体结合，且其结合能力高于PFOS。通过双荧光素酶报告基因转录实验，发现6:2 Cl-PFESA 和8:2 Cl-PFESA 都能够激活PPARs 受体信号通路，其中6:2 Cl-PFESA 的激活能力与PFOS 类似，8:2 Cl-PFESA 的激活能力高于PFOS。分子对接表明，两种Cl-PFESAs 能够以与PFOS 类似的结合模式结合到PPARs 受体的配体结合口袋中。细胞功能结果显示，Cl-PFESAs 能够促进小鼠3T3-L1 细胞的脂肪生成过程，其作用强于PFOS。本部分研究首次发现了Cl-PFESAs 能够干扰PPARs 受体信号通路，6:2 Cl-PFESA 的潜在健康风险不容忽视。
      4. 本部分主要研究了PFOA 的替代品HFPO-DA 和HFPO-TA 的PPARγ 干扰效应。受体竞争结合实验发现HFPO-TA 与PPARγ 的结合能力比PFOA 高4.8-7.5倍，HFPO-DA 与PPARγ 的结合能力弱于PFOA。基于HEK 293 细胞的转录激活实验发现它们都能够激活PPARγ 受体信号通路，其顺序为HFPO-TA > PFOA >HFPO-DA。分子对接结果表明，HFPO-DA 和HFPO-TA 与PPARγ 的结合模式与PFOA 相似。此外，与PFOA 相比，HFPO-TA 能形成更多的氢键，而HFPO-DA形成更少的氢键。前脂肪细胞分化实验表明，HFPO-TA 能促进小鼠和人前脂肪细胞的脂肪分化和脂滴累积，其效应强于PFOA。与小鼠前脂肪细胞成脂效应相比，人前脂肪细胞的成脂效应是一个更敏感的毒性终点。综上所述，HFPO-TA 具有比PFOA 更高的PPARγ 受体结合能力、激动活性和成脂活性。HFPO-TA 的潜在健康风险更值得关注。