纳米颗粒物对水生模式生物的Hormesis效应及其分子机制研究

发布时间：2020-11-09 23:20

　　 在纳米技术飞速发展的今天,纳米材料的应用范围也覆盖了工业生活的各个方面。而随着纳米材料在生产与制造中的广泛应用,其带来的环境负效应也逐渐受到人们的关注。纳米材料在生产与应用中通常通过点源途径排放到自然水体中,从而形成水环境中的纳米颗粒污染物。这种水中纳米颗粒物具有长期赋存、难以降解并且剂量低等特点。可是在传统的毒理学评价指标中,对于污染物质的生态风险评价偏向于其对模式生物的出生、死亡、生长抑制等行为的影响。这类研究所选取的剂量往往高于实际水体中纳米颗粒物真实赋存剂量。因此这类结论只能给予该类污染物的毒性评价,却不能正确反映其对生态环境的真实影响。尤其对于纳米颗粒物对水生生物的低剂量正向刺激效应(hormesis),并未做出全面客观的评价。可是在当今污染物风险评价的线性模型中还没有针对hormesis效应的双向剂量-效应模型。因此我们在研究中为新型纳米颗粒污染物的早期风险预警做出一定的探索。本研究选用的C60与纳米银(AgNPs)作为水体中新型纳米颗粒污染物的代表,以大型溞(Daphnia)与斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为模式生物。进行真实环境赋存浓度下的低剂量暴露,并通过先进的组学检测分析技术研究纳米颗粒污染物对水生生物的hormesis效应分子机制。本研究前期研究低浓度C60对大型溞的氧化应激效应。随后在氧化应激反应中出现hormesis效应的区间着重进行了转录组的检测与分析。通过研究低浓度AgNPs对斜生栅藻的长期暴露后藻细胞代谢产物的变化,推断显著差异的代谢通路。为今后的环境风险预警提供早期生物标记物的理论支持。通过表征CAT、SOD的活性,表明大型溞对n C60的Hormesis效应区间随着暴露时间的推移逐渐左移。而该结果不仅从抗氧化应激酶的方面得到了证实,在谷胱甘肽作为一种机体抗氧化的缓冲成分出现在细胞中时我们同时也检测到了相应的浓度变化。从其变化规律来看与抗氧化应激酶的变化趋势相似,这个结果从另一个方面更好的证明了n C60对大型溞会产生抗氧化应激的Hormesis效应,并且随着暴露时间的推移,Hormesis效应区间也在不断的向低浓度迁移,最终达到全部抑制。随后我们利用转录组技术考察了大型溞在暴露于n C60中48h后的基因毒性作用。研究结果表明处理组大型溞细胞内负责编码磷脂酶PLA2G和磷脂酶D基因的表达量下调,导致磷脂酶的合成量下降,进而影响到大型溞正常的消化功能及磷脂类脂质的代谢过程。而在氧化磷酸化代谢途径中ND5、SDHD、COX1基因明显差异性表达该研究进一步表明大型溞个体对n C60的毒性非常的敏感。在关于AgNPs对斜生栅藻影响的研究中,藻细胞暴露于AgNPs 48小时后通过代谢组学技术,鉴定出30种代谢物,其中9种与对照组相比具有显着变化。这些包括D-半乳糖,蔗糖,D-果糖。这些碳水化合物参与细胞壁的合成和修复。甘氨酸是谷胱甘肽的重要组分氨基酸,随着AgNPs暴露浓度的增加而增加,可能抵消细胞内氧化应激的增加。以上结论为C60与AgNPs的毒性作用和机制提供了新的认识。这些组学检测的结果可能是未来研究中有用的生物标记物,用于早期检测C60与AgNPs的环境风险。
【学位单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB383.1;X52
【部分图文】：

图 1.1 斜生栅藻niamagna)属于甲壳纲无脊椎动物，广泛分布于河流及湖鱼类及其他无脊椎动物的重要饵料，在水生态系统中发生物，大型溞对水环境质量的变化非常的敏感，并且具优势：如生命周期比较短(寿命最大值可达 60 天左右)、强及单性生殖等。大型溞的上述优势可使其作为一种理物的生态毒性研究（图 1.2）。[71]

图 1.1 斜生栅藻a)属于甲壳纲无脊椎动物，广泛分布于其他无脊椎动物的重要饵料，在水生态系大型溞对水环境质量的变化非常的敏感如生命周期比较短(寿命最大值可达 60 天性生殖等。大型溞的上述优势可使其作为态毒性研究（图 1.2）。[71]

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本文编号：2877098