典型双酚A类污染物对黑斑蛙蝌蚪发育及成蛙雄性生殖毒效应机理的研究

发布时间：2020-10-17 23:09

　　 四溴双酚A(Tetrabromobisphenol A,TBBPA)和四氯双酚A(Tetrachlorobisphenol A,TCBPA)是典型的持久性有毒环境污染物,主要用作阻燃剂且广泛存在于各种环境介质中。TBBPA和TCBPA已经被证明对动物有潜在的发育毒性和生殖毒性。以TBBPA和TCBPA为目标污染物,以黑斑蛙蝌蚪为研究对象,采用体内暴露的方法,研究TCBPA与TBBPA暴露对黑斑蛙蝌蚪外部形态参数、发育阶段、甲状腺激素含量和甲状腺激素相关基因表达的影响;以雄性黑斑蛙为研究对象,采用体内暴露的方法,研究TCBPA与TBBPA暴露对雄性黑斑蛙精巢功能、精巢组织结构形态、精巢氧化应激指标、性激素含量、性激素合成相关基因以及性激素受体基因表达的影响。Gosner 26期黑斑蛙蝌蚪暴露于100、250μg/L TBBPA与TCBPA 7,14和21天,黑斑蛙蝌蚪外部形态参数、发育阶段结果表明:(1)250μg/L TBBPA与TCBPA处理21天导致蝌蚪后肢长,尾长分别显著降低0.351倍与0.346倍,0.110倍与0.099倍。250μg/L TBBPA与TCBPA处理21天抑制了蝌蚪的生长;(2)250μg/L TBBPA与TCBPA处理21天后蝌蚪的平均发育阶段达到Gosner 34,与对照组相比,均延迟了2个发育阶段。Gosner 26期黑斑蛙蝌蚪暴露于100、250μg/L TBBPA与TCBPA 7,14和21天,黑斑蛙蝌蚪甲状腺激素含量和甲状腺激素相关基因表达结果表明:(1)250μg/L TBBPA与TCBPA处理21天诱导蝌蚪头部T4含量显著降低了0.45倍与0.39倍。TBBPA与TCBPA对黑斑蛙蝌蚪产生甲状腺内分泌干扰作用;(2)250μg/L TBBPA与TCBPA处理21天导致下丘脑-垂体-甲状腺(HTP轴)相关基因Dio2、TRα和TRβ相对表达量分别下调40.8%与24.2%、28.6%与20.9%、36.9%与25.3%。TBBPA和TCBPA通过Dio2的低水平表达限制蝌蚪脑组织产生TH,降低了激素调节的TR活性,导致了TRα和TRβ基因相对表达量降低,从而延迟了蝌蚪变态发育。雄性黑斑蛙暴露于0.001、0.01、0.1和1 mg/L TBBPA与TCBPA 14天,雄性黑斑蛙精巢功能、精巢组织结构形态以及氧化应激指标结果表明:(1)与相应对照组相比,1 mg/L TBBPA与TCBPA处理组精子活力、精子数量分别显著降低了10.3%与29.3%、51.5%与46.9%,1 mg/L TBBPA与TCBPA处理导致精子畸形率分别显著增加了39.7%与54.9%;(2)与相应对照组相比,1 mg/L TBBPA与TCBPA导致精巢组织ROS水平分别显著降低了21.17%与20.31%,1 mg/L TBBPA与TCBPA导致MDA、GSH含量分别显著下降了39.7%与9.36%、44.7%与37.7%;相关抗氧化酶CAT、GSH-PX活性分别显著降低了33.42%与24.29%、58.47%与41.93%,1 mg/L TBBPA与TCBPA导致抗氧化酶T-SOD活性显著增加了68.31%与43.35%,TBBPA与TCBPA导致ROS水平降低,并破坏了黑斑蛙精巢抗氧化系统稳态,表现出抗氧化特征;(3)HE染色结果发现TBBPA与TCBPA处理导致精子颈部肿胀,尾部异常凝集和缺失,溶酶体增多,大量液泡产生等;(4)透射电镜结果发现精子出现异常的液泡,生精细胞排列紊乱、分散脱落等情况。雄性黑斑蛙暴露于0.001、0.01、0.1和1 mg/L TBBPA与TCBPA 14天,雄性黑斑蛙精巢性激素含量、性激素合成相关基因以及性激素受体基因表达结果表明:(1)TBBPA与TCBPA诱导血清中T和E2激素含量显著增加,诱导LH和FSH含量显著降低,其中1 mg/L TBBPA与TCBPA处理血清中T、E2含量显著增加了72.16%与10.19%、24.29%与8.48%,1 mg/L TBBPA与TCBPA诱导血清中LH、FSH激素含量显著降低了42.83%与86.8%、26.67%与8.02%;扰乱了内分泌系统,导致精子形成障碍;(2)1 mg/L TBBPA与TCBPA导致性激素合成相关基因CYP11A1、CYP17A1和CYP19A1表达量分别显著上升了33.06%与89.24%、31.77%与8.71%、57.18%与26.04%;HSD17B3表达量显著下降了64.6%与50.7%,破坏了下丘脑-垂体-性腺(HTG轴)信号通路。TBBPA和TCBPA通过下调黑斑蛙精巢中HSD17B3的基因表达量反而增加了T的合成,通过上调CYP19A1的基因表达量增加了E2的合成;(3)1 mg/L TBBPA与TCBPA导致性激素受体基因AR表达量分别显著下降了84.55%与60.10%,ESR1表达量显著上升了65.2%与61.79%。TBBPA和TCBPA通过AR、ESR1基因表达异常引起黑斑蛙精巢内分泌紊乱,影响其精子形成,造成了严重生殖毒性。综上所述,TBBPA和TCBPA抑制蝌蚪后肢长、尾长的增长,延迟发育阶段,诱导甲状腺激素分泌紊乱以及HTP轴相关基因Dio2、TRα和TRβ表达异常,干扰了甲状腺内分泌系统,造成蝌蚪发育延迟。TBBPA和TCBPA导致精子形成障碍,造成精巢组织病理学损伤,破坏黑斑蛙精巢抗氧化系统稳态,诱导激素分泌紊乱,造成了严重生殖毒性。本研究结果为TBBPA和TCBPA对两栖动物种群的毒性作用提供新的科学依据和理论依据。
【学位单位】：杭州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S917.4;X171.5
【部分图文】：

杭州师范大学硕士学位论文 第一章 绪论 组织中氧化应激生化指标，较全面地研究 TBBPA 与 TCBPA 对雄性黑斑蛙的生殖毒性效应。应用 ELISA 方法检测血清中 T、E2、LH 和 FSH 水平以及 RT-PCR检测精巢组织中性激素合成相关基因及性激素受体基因相对表达量，从激素合成和基因调控的角度，深入探讨 TBBPA 与 TCBPA 对雄性黑斑蛙的生殖毒性机理。本文技术路线如图 1.2。

杭州师范大学硕士学位论文 第三章 TBBPA与TCBPA对黑斑蛙蝌蚪生长发育影响的机理研究 3.3 结果3.3.1 TCBPA 与 TBBPA 对黑斑蛙蝌蚪甲状腺激素 T3 和 T4 的影响不同浓度的TBBPA或TCBPA处理21天后对黑斑蛙蝌蚪头部的甲状腺激素T3和T4含量的影响，如图3.1所示。由图可知，黑斑蛙蝌蚪暴露于100 μg/L, 250 μg/L的TBBPA或TCBPA 21天后，蝌蚪头部T3激素含量与对照组相比没有显著变化（p>0.05）。暴露于100 μg/L，250 μg/L的TBBPA21天后，黑斑蛙蝌蚪头部甲状腺激素T4含量分别显著降低0.36倍和0.45倍（p<0.01）。此外，黑斑蛙蝌蚪暴露于250μg/LTCBPA21天后，蝌蚪头部T4含量显著降低0.39倍（p<0.01）。以上结果表明，250 μg/L TBBPA或TCBPA显著诱导黑斑蛙蝌蚪头部T4含量降低，而T3含量没有显著变化。

杭州师范大学硕士学位论文 第三章 TBBPA与TCBPA对黑斑蛙蝌蚪生长发育影响的机理研究 TCBPA中明显下降24.2%（p<0.05）（图3.2A）。Dio2基因相对表达量在250 μg/LTBBPA中下降是同浓度TCBPA的1.5倍，且与显著差异（p<0.05）。与对照组相比，250 μg/L的TBBPA和TCBPA处理组Dio3基因相对表达量分别下降26.9%和25.3%，但无显著性差异（p>0.05）（图3.2B）。可见，TBBPA或TCBPA能诱导黑斑蛙蝌蚪头部Dio2基因相对表达量显著降低（p<0.05）；而Dio3基因相对表达量没有显著变化。
【参考文献】

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本文编号：2845431