农药混合污染对斑马鱼内分泌干扰联合效应研究

发布时间：2020-03-23 21:04

【摘要】：农药类内分泌干扰物在环境中普遍存在,给人类和野生动物造成了极大的危害。目前关于内分泌干扰物的相关研究引起了全世界科学家的关注。农药类内分泌干扰物在环境中并且以单体的形式存在,而多数是以混合物的形式存在。而传统意义上那种仅仅关注污染物的单一毒性效应而忽视联合毒性效应的做法,可能会低估内分泌干扰物的环境风险和潜在威胁。因此开展农药混合污染对生物体的内分泌联合效应研究十分迫切和必要。本论文以斑马鱼为模式生物,以目前在农产品中广泛使用,并且在水生态系统中常能检测出的马拉硫磷、杀螟硫磷、氯氰菊酯、联苯菊酯、咪鲜胺和乙草胺农药为研究对象,采用急性毒性试验,研究了在致死剂量下的农药混合污染对斑马鱼的联合毒性效应。同时在此基础上,针对斑马鱼内分泌干扰物的特定生物标志物,采用分子生物学等手段,研究了在低剂量暴露条件下二元农药混合污染对斑马鱼不同生命阶段(胚胎和成鱼)的雌激素和甲状腺内分泌干扰效应。这些实验结果以期能农药混合污染对斑马鱼风险评估提供一定依据,以及为农药限量标准制定提供一定的毒理学基础。主要结论如下:采用急性毒性试验,研究了农药氯氰菊酯、马拉硫磷、杀螟硫磷和咪鲜胺二元、三元和多元混合污染对斑马鱼仔鱼的联合毒性。结果表明,氯氰菊酯、马拉硫磷、杀螟硫磷和咪鲜胺对斑马鱼仔鱼96 h-LC_(50)值分别为0.12、17.88、12.39和1.45 mg/L。农药根据96 h-LC_(50)采用等毒比对仔鱼进行联合暴露,二元混合暴露(氯氰菊酯+马拉硫磷、氯氰菊酯+杀螟硫磷、氯氰菊酯+咪鲜胺和杀螟硫磷+咪鲜胺)对仔鱼在24、48、72和96 h联合作用表现为协同作用;而马拉硫磷+杀螟硫磷对仔鱼在24 h表现为协同作用,在48、72和96 h则表现相加作用;马拉硫磷+咪鲜胺对仔鱼联合作用表现为拮抗作用;所有三元或四元农药混合污染对仔鱼的联合作用均表现为协同作用。在急性毒性试验的基础上,研究了在亚致死剂量暴露下联苯菊酯、马拉硫磷和咪鲜胺单一和联合暴露对斑马鱼胚胎下丘脑-垂体-性腺轴的雌激素内分泌效应。氯氰菊酯和马拉硫磷在一定浓度下对斑马鱼胚胎具有一定的雌激素效应,并能显著诱导雌激素受体和芳香化酶基因表达量。一定时间和一定剂量下,二元农药混合氯氰菊酯+马拉硫磷和马拉硫磷+咪鲜胺暴露组能比单一农药暴露组显著增强雌激素效应,并能显著改变ERa、ERβ1、ERβ2、CYP19b和CYP19a基因表达量。本论文还研究了马拉硫磷、氯氰菊酯及其二元混合污染对斑马鱼成鱼暴露21d的雌激素内分泌干扰效应。马拉硫磷、氯氰菊酯及其二元混合各暴露组均未对雄性和雌性斑马鱼肝脏组织和性腺造成损伤。氯氰菊酯(0.1μg/L)暴露组,各马拉硫磷和二元联合暴露组对雄性斑马鱼中VTG和E2比空白对照组相比有所增加,表明这些暴露组能干扰斑马鱼体内的激素平衡,并且具有一定的雌激素效应。在基因表达水平,1μg/L氯氰菊酯+250μg/L马拉硫磷对斑马鱼暴露21d,组织中的vtg1基因被显著的诱导,表明1μg/L氯氰菊酯+250μg/L马拉硫磷的联合暴露组可能显著的诱导雌激素效应。本论文在研究几种农药对斑马鱼胚胎和成鱼的雌激素内分泌干扰联合效应的基础上,研究了乙草胺、联苯菊酯及其二元混合污染物对斑马鱼胚胎的甲状腺内分泌干扰联合效应。联苯菊酯和乙草胺对斑马鱼胚胎在96 h-LC_(50)分别为0.34和4.56 mg/L。根据96 h-LC_(50)两种农药进行等毒比(1:1)混合,两种农药混合物对斑马鱼胚胎急性毒性作用表现为拮抗作用。在急性毒性试验的基础上研究了,根据单一农药96 h-LC_(50),设计了在亚致死剂量暴露下联苯菊酯和马拉硫磷单一和联合14 d慢性暴露试验。慢性暴露试验结果表明两种农药在一定浓度的单一和二元混合暴露能够影响斑马鱼的抗氧化压力,造成斑马鱼的抗氧化系统损伤;联苯菊酯和乙草胺单一和二元混暴露均能够显著改变甲状腺激素水平(T3和T4),并且二元混合暴露比单一农药暴露能增加斑马鱼体内甲状腺激素水平,加强农药对斑马鱼的甲状腺内分泌干扰效应;同时3μg/L联苯菊酯+10μg/L乙草胺二元混合物能比单一暴露组能显著改变HPG轴的甲状腺激素的相关基因表达量,3μg/L联苯菊酯+10μg/L乙草胺二元混合物能通过与甲状腺受体TRβ结合,比单一农药暴露显著增强甲状腺内分泌干扰效应,并显著诱导CRH和Tshb基因表达。
【图文】：

图 1.1 农药与雌激素受体作用Fig. 1.1 Effects of pesticides and estrogen receptor (ER)（4）三嗪类除草剂和咪鲜胺的拮抗作用。常用的 2-氯-s-三嗪除草剂能够诱导类固醇激素的合成中起关键作用的雄激素向雌激素转换的限速酶的芳香化酶（CYP19）活性。有些除草剂导 CYP19，导致荷尔蒙失调和具有致癌作用（Sanderson et al., 2000）。杀菌剂咪鲜胺具有多用机制，是 ER 和 AR 拮抗剂，Ah 受体的增效剂，可以通过抑制芳香化酶的活性影响类固醇（）。这种抑制作用的分子机理是咪唑基团中存在的铁原子与 CYP19 有强烈相互作用。这种非性结合使咪唑类杀菌剂同时也能抑制其他 CYP450 酶的活性（Vinggaard et al., 2005）。这两种同时暴露（三嗪和咪鲜胺）可能抵消它们各自对芳香化酶的影响，具有拮抗作用。.3 鱼类在内分泌干扰物研究中的应用.3.1 鱼类生物学研究特点鱼类常被作为评价内分泌干扰物的生物之一，主要是内分泌干扰物能干扰鱼类体内的生激素。首先，在脊椎动物鱼类的性别分化是非常不稳定的，在鱼类性别分化关键发育阶段可受受外界激素干扰甚至能使性别发生改变（Francis, 1992）；其次，水生态系统遭受多种污染

可定义为：生物体受到环境污染物影响作用于生物学水平（分物体液或机体的生化、细胞、生理或行为的可测量的改变，暴露和/或毒性效应的信号指标。素椎动物中，鱼类繁殖是由下丘脑-垂体-性腺轴（HPG）控制的（素如光和水的温度控制大脑性腺复苏和脑成熟。来自大脑的信），，GnRH 刺激下丘脑垂体分泌促性腺激素（促黄体生成激素（LH 和 FSH）反过来控制生产和从性腺分泌的类固醇激素醇和睾酮，在雄性个体中的睾酮和 11-酮基睾酮主要激素和性，精子和卵子的发育及成熟。在不同的生理阶段，通过正或负性腺激素的分泌（Peter andYu, 1997; Schulz and Goos, 1999）。了几个潜在的模式影响 EDCs 干扰激素的合成和分泌，通过结用性，最终，内分泌干扰的影响作用是通过类固醇激素或其类直接反应类固醇激素水平，是内分泌干扰物应用最广泛的分子在肝脏由循环的雌性激素诱导的，17β-雌二醇专门用于识别外源
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X503.225

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本文编号：2597262