基于代谢组学的手性PCBs对斑马鱼胚胎选择性毒性研究

发布时间：2017-11-12 19:00

  本文关键词：基于代谢组学的手性PCBs对斑马鱼胚胎选择性毒性研究

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【摘要】：多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)属于持久性环境污染物,早在上世纪70年代就被禁止在全球范围使用,但由于其易蓄积、难降解、能够远距离迁移的特性,目前环境中仍存在大范围的多氯联苯污染现象。PCBs的非靶标生物毒性研究已有较多报道,尤其是针对斑马鱼的毒性研究。多氯联苯作为手性污染物,其对映体在生物学和毒理学方面可能存在选择性差异,从而表现出不同的生物活性特征。然而,目前针对手性PCBs对斑马鱼非靶标生物的选择性毒性差异研究罕有报道,因此缺乏更为全面、准确地评价其毒性作用机理的科学依据。本论文从代谢靶标分析(Targeted analysis)和代谢轮廓分析(Metabolic profiling)两方面,揭示手性PCBs95和136对斑马鱼胚胎的选择性毒性差异及作用机制,筛选PCBs毒性作用的生物标志物。这是从代谢组学层面关于手性PCBs选择性毒性行为研究的首次报道。论文采用液相色谱法对19种手性PCBs进行了拆分,对比了5种多糖类手性色谱柱的拆分性能,考察了柱温的影响,并采用在线旋光确定了各PCBs的对映体洗脱顺序。除PCB197以外,其他18种PCBs能在至少1种色谱柱上得到较好分离;Cellulose-1、Cellulose-3和Cellulose-4色谱柱对手性PCBs分离较好,而Cellulose-2和Amylose-2分离效果较差。在5-30℃范围内,手性PCBs拆分过程受焓驱动(除PCBs88、131在Cel-4上的分离),低温更利于对映体的分离。此外,手性PCBs分离的难易程度和出峰顺序,与苯环上氯原子的取代数目和位置有关。利用UPLC-Qtrap对手性PCB95暴露的斑马鱼胚胎进行代谢靶标分析。该方法共筛选出26种生物标志物,包括氨基酸、有机酸、核酸、甜菜碱和胆碱等。在胚胎体内,PCB95的生物标志物变化情况与其对映体的结构有关;随着PCB95浓度的增加,生物标志物表现出了不同的剂量效应关系。实验结果表明,PCB95造成了很多神经、免疫相关物质的代谢紊乱,据此推断PCB95可能干扰了神经和免疫系统,造成了能量代谢障碍和肝脏损伤。利用UPLC-Qtof对手性PCBs95和136暴露的斑马鱼胚胎进行代谢轮廓分析。PCBs95和136暴露斑马鱼胚胎后共发现了460种潜在生物标志物,由于代谢组学的鉴定手段并不完善,最终完成了22种物质的鉴定,主要是氨基酸、有机酸、磷脂类和与糖类代谢相关的物质。PCBs95、136单独或联合暴露时,对斑马鱼胚胎均有显著的毒性作用;且PCBs95和136联合暴露时,胚胎受PCB136的影响较大。(+)-、(-)-和rac-PCB136对斑马鱼胚胎的选择性毒性差异较小;(-)-和rac-PCB95的毒性作用较为相似,而(+)-PCB95与前两者的毒性作用差异较大。本论文通过对手性PCBs95和136暴露斑马鱼胚胎的代谢靶标和代谢轮廓分析,证明了LC/MS-MS代谢组学技术可以有效地用于手性多氯联苯的选择性毒性差异研究,及其生物标志物的筛选,为从代谢组学角度研究手性环境污染物的选择性毒性行为及致毒机理提供了新方法,并奠定了重要基础。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X171.5

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本文编号：1177165