三种PPCPs类药物对293T细胞及斑马鱼的毒理效应研究

发布时间：2020-04-13 23:52

【摘要】：随着社会的不断发展,大量医药产品,如盐酸四环素、吲哚美辛和苯扎贝特,用于人类疾病和畜禽业并释放到环境介质中,引起人们对医药药品所带来的环境污染问题的重点关注,这一问题也是21世纪人类面临的主要环境问题之一。尽管这些药物用于治疗人类和动物的疾病,但它们可能通过直接或间接的接触对非靶目标生物造成危害。关于盐酸四环素(TH)、吲哚美辛(IM)和苯扎贝特(BF)在各种环境介质中的检出及其对生态系统的毒性效应已有许多报道,而目前关于其在环境中的毒性研究大多数是基于孵化率、致畸率和致死率等常规毒理学指标进行的,对药物在体外和体内的潜在毒性和作用机制研究仍然比较匮乏。因此,为进一步分析TH,IM和BF的毒性,本研究结合如下两种方法进行深入研究:(1)使用美国国家环保署开发的定量构效关系(Quantitative Structure Activity Relationship,QSAR)和基于生物活性的毒性评估工具对所选药物进行毒性预测;(2)通过体内和体外试验揭示这些药物的毒理学机制。本研究的结论如下:(1)根据iCSS ToxCast Dashboard对盐酸四环素、吲哚美辛和苯扎贝特的毒性预测结果可知,TH的Hit call值为7.08%,logAC50值为-3.38～2.02μM,对核受体和细胞周期有影响;IM的hitcall值为2.71%,logAC50值为-1.62～1.98 μM,其在与细胞周期、DNA结合、核受体和转运蛋白等关联的各种体外测定生物指标中均具有毒性作用;而BF的hit call值为3.26%,logAC50值为0.85～1.96μM,只显示对核受体活性有影响。(2)以HEK 293T细胞为实验对象,运用彗星实验、单细胞凝胶电泳实验进行综合分析,发现TH组中,细胞活性均随暴露浓度和暴露时间的增加呈现显著降低,高浓度的BF才使细胞活性显著降低;三个化合物暴露之后,细胞DNA的损伤程度均随暴露浓度的升高而逐渐加重,且存在明显浓度依赖关系。检测Pi3K-Akt-mTOR通路的关键基因的表达水平可知,三个药物均能在一定程度上对Pi3K-Akt-mTOR信号通路具有体外激活效应。(3)将斑马鱼胚胎暴露于不同浓度的TH,IM和BF后,发现高浓度的TH、IM和BF均显著减少斑马鱼的体重,且具有一定的致畸性,三个化合物在高浓度时会导致较高的死亡率。分析三个药物代谢关键基因的表达情况,TH和BF组可能导致斑马鱼的胚胎发育毒性;IM组中除cyp1a和cyp3a65外其余基因均显著下调,这可能是IM的强生物累积性导致的。分析药物代谢相关基因的表达量与发育毒性指数之间的Pearson相关系数,发现三个药物在斑马鱼体内的代谢过程均对斑马鱼的发育有影响;运用整体原位杂交从时空表达和组织特异性层面,分析发育标记基因:myod、draculin和tfa的表达水平,显示IM和BF暴露斑马鱼胚胎后,促进了胚胎肌肉的分化,且三者均对斑马鱼的造血发育系统具有一定的毒性作用。
【图文】：

主要途径,持久性

图１．１邋ＰＰＣＰｓ进入环境的主要途径逡逑Ｆｉｇ．１．１邋Ｍａｊｏｒ邋ｐａｔｈｗａｙｓ邋ｏｆ邋ＰＰＣＰ邋ｒｅｌｅａｓｅ邋ｉｎｔｏ邋ｔｈｅ邋ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ逡逑１．１．３邋ＰＰＣＰｓ在环境中的危害逡逑进入水体、土壤及其他环境体系的ＰＰＣＰｓ，由于具有持久性、高稳定性、逡逑生物活性、缓慢生物降解性和生物累积性等特点，，因此可通过食物链的生物累逡逑积和放大效应，蓄积在微生物、动植物和人体中，进而对人类健康和生态环境逡逑产生潜在危害性（Ｓａｎｄｅｒｓｏｎ等．，２００６）。虽然环境中的ＰＰＣＰｓ浓度较低，不易逡逑造成急性毒性，但ＰＰＣＰｓ的持久性和缓慢降解性的特点，使其可能对靶生物或逡逑非靶生物造成危害较大的慢性毒性作用（周雪飞等，２００９）。逡逑（１）邋ＰＰＣＰｓ对微生物的危害逡逑许多药品和个人护理品（如三氯生、抗生素）能杀死菌类物质，但环境中逡逑残留的ＰＰＣＰｓ就变成污染物影响藻类、细菌、真菌等微生物群落的生长繁殖，逡逑

药物代谢,途径,暴露浓度,对照组

为了进一步了解急性毒性暴露斑马鱼７天后药物的体内毒性，分析了斑马逡逑鱼体内与药物代谢的Ｉ，ｎ和ｍ途径相关的１３个关键基因的表达水平变化（如逡逑图４．２－Ａ－Ｃ邋）。在Ｉ期途径（ＣＹＰ４５０）中，与对照组相比，哪７ａ，和逡逑哪的表达量分别显著上调２．３２、１．９１和４．２８倍，而卿２；你在暴露于ＴＨ逡逑的最高暴露浓度１６＃邋ｍＬ后显著下调０．５９倍。然而，较低暴露浓度（１，邋２，邋４逡逑和８邋ｐｇ／ｍＬ）的ＴＨ在途径Ｉ相关基因中未显示出具体的表达模式。４和５逡逑略／ｍＬ的Ｍ暴露后，与对照组相比，哪相应地上调了邋１．４５倍和２．０３倍，逡逑而在相同的暴露浓度下，ＣＹＰ家族的其他基因均显著下调，包括（０．３２逡逑和邋０．５８邋倍），卿（０．１５邋和邋０．４５邋倍）和哪（０．６２邋和邋０．８９邋倍）。ＩＭ邋浓度逡逑为２邋ｐｇ／ｍＬ时，与对照组相比，哪２／？５和的表达量也显著下调了邋０．５３逡逑和０．６６倍。对于ＢＦ暴露组，从整体上看，较低浓度（２０和４０邋ｐｇ／ｒｎＬ）显著上逡逑调
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院重庆绿色智能技术研究院)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X171.5

【参考文献】