PFOS对秀丽隐杆线虫脂代谢和糖代谢的影响

发布时间：2020-10-09 12:01

　　 全氟辛基磺酸盐(Perfluorooctane sulfonate,PFOS),作为一种典型的全氟类化合物,具有生殖毒性、发育毒性、神经毒性、基因毒性等多种生物毒性效应,但目前关于PFOS影响脂代谢和糖代谢的分子致毒机制尚不清楚。秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,C.elegans)作为一种模式生物,体内的多不饱和脂肪酸合成通路结合了植物和动物的过程,与高等动物相比,具有完整的从头合成多不饱和脂肪酸的能力。本文以C.elegans作为研究对象,用不同浓度梯度PFOS暴露C.elegans研究其对脂代谢与糖代谢的影响,主要研究结果有:1.建立了C.elegans脂肪酸甲酯化方法,并用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)定量检测了C.elegans体内9种典型脂肪酸含量,实验结果表明用0.5%甲酯化试剂(H_2SO_4/MeOH),甲酯化时间2 h,甲酯化回收率较高,且GC-MS检出限都在ng/mL范围,远远低于C.elegans体内的μg/mL浓度范围,分析方法灵敏度高。2.不同浓度梯度(0,0.01,0.1,0.5,1.5μmol/L)PFOS暴露L1期C.elegans 72 h,GC-MS定量检测结果表明PFOS会导致C.elegans中脂肪酸含量降低,与饱和脂肪酸相比,不饱和脂肪酸降低相对显著;进一步发现脂肪酸合成关键基因,如乙酰辅酶A羧化酶的相关基因acc-4,Δ9去饱和酶的相关基因fat-7相对表达量随PFOS浓度的增加而显著下调(p0.05),说明PFOS可能通过影响脂肪酸合成初期反应关键酶的表达,而导致C.elegans体内各脂肪酸含量下降。3.脂质代谢与糖代谢与氧化磷酸化水平密切相关,PFOS暴露72 h后,C.elegans中葡萄糖含量也随PFOS浓度的升高而降低,1μmol/L PFOS暴露后C.elegans中的丙酮酸和ATP含量都显著降低于对照组(p0.05);我们分别测定了C.elegans体内与葡萄糖代谢有关的糖异生、糖酵解和胰岛素通路中相关基因pck-1,pyk-1,pyk-2,pfk-1.1,gpd-2,ctl-1,daf-2,daf-16的相对表达量,结果表明PFOS暴露可能通过影响C.elegans体内与糖代谢相关基因的相对表达,从而导致C.elegans体内糖代谢紊乱;PFOS暴露会导致C.elegans中脂肪酸、葡萄糖含量的降低,而丙酮酸和ATP含量下降,提示三羧酸循环也发生紊乱,这可能是PFOS暴露造成C.elegans死亡的原因。总之,本文建立了灵敏可靠的C.elegans体内脂肪酸的GC-MS分析方法,定量测定了PFOS暴露对C.elegans体内脂肪酸代谢及相关基因表达的影响,并进一步分析了PFOS暴露对C.elegans体内糖代谢和三羧酸循环的影响,实验结果表明PFOS可以显著抑制C.elegans体内脂代谢、糖代谢和ATP的合成,具有明显的毒性效应。
【学位单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X592
【部分图文】：

图 1.1 PFOS 的结构式Fig 1.1 The structure of PFOS杆线虫作为脂质与糖代谢研究模型的优势丽隐杆线虫 N2(Caenorhabditis elegans,C.elegans)，原产年后解冻才被广泛应用(Frézal and Félix 2015)。它在实验平板为生。而使用大肠杆菌作为 C.elegans 的食物仅仅是，且在许多实验室中已经获得，并不是因为它最初就是野同样来自布里斯托尔的野生种在无菌条件下培养后，出突变体在琼脂平板环境中表现出适应性。这些突变种，如行为、生殖、对病原体的易感性、身体大小和进入 duarecgrath et al 2011, Duveau and Félix 2012, Andersen et al 20.elegans 耐受的 pH，盐度，水的硬度范围都比较宽，并且

图 1.2 生物体脂肪酸的合成通路Fig 1.2 Pathway for synthesis of fatty acid in plants and animals许多在哺乳动物体内的核心脂肪代谢途径在 C.elegans 中也保守存在，C.elegans不但脂肪调控网络中的代谢通路与人类的调控机制基本相同或相似，一些代谢旁路在 C.elegans 体内也与哺乳动物有很大相似性，诸如脂肪和糖的转运、核激素受体的结合蛋白的转录调节、神经内分泌胰岛素的调节等。

图 1.3 糖酵解及糖异生途径Fig 1.3 The pathway of gluconeogenesis and glycolysis1.5 研究内容与意义目前，PFASs 影响糖脂代谢的研究很少，机制尚不明确，同时当前世界各国关于 PFASs 的研究，主要集中在污染分布、生物富集和生态毒性三大方面，更多的研究报道集中在 PFASs 环境暴露水平的监测研究，关于 PFASs 的长期低剂量污染排放对人类健康安全的危险性评价及其分子机理的认识，尚存诸多的不确定性，缺乏基础认知。而 C.elegans 不仅生长周期短，其体内的的 19000 个基因中约 40%与人类同源，因此，我们以 C.elegans 为研究对象，研究 PFOS 对 C.elegans 中脂代谢和糖代谢的影响，从而了解 PFOS 对人体中糖类及脂质代谢的研究作用机理。1.建立 GC-MS 方法，用于定量测定 PFOS 暴露后 C.elegans 中脂肪酸含量的变化，再从分子水平研究其对 C.elegans 脂肪酸代谢相关基因相对表达量的影响；

【参考文献】

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本文编号：2833662