磷酸三（1，3-二氯异丙基）酯对原生动物嗜热四膜虫的毒性效应及作用机制

发布时间：2020-05-17 15:56

【摘要】：磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯(tris(1,3-dichloro-2-propyl)phosphate,TDCIPP)是一种典型的有机磷酸酯类阻燃剂,因其优良的阻燃性能,以及全球范围内对溴代阻燃剂(如多溴联苯醚)的逐渐禁用,使得TDCIPP作为良好的替代品近年来被大量生产并广泛使用。由于TDCIPP是以物理添加的形式被应用在产品中的,因此极易释放进入环境中。环境监测表明,TDCIPP在空气、自然水体、土壤和野生生物的组织中具有很高的检出率,对野生生物和人类的生存和繁衍可能构成潜在的威胁。已有的毒理学研究表明,TDCIPP能够引起脊椎动物多种毒性效应,然而对低等生物的影响及多代毒性效应仍是未知,故本研究选取营自由生活的低等水生原生动物嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)为实验生物,通过较高浓度TDCIPP(0.01,0.1和1μmol/L)亚慢性暴露(5 d)和环境相关浓度(300和3000 ng/L)多代暴露60 d(约372代)及恢复实验,以表型观测、转录组测序分析、实时定量PCR检测和透射电子显微镜观察为研究手段,对TDCIPP的毒性效应及分子机制进行了评价和探讨。主要结果如下:(1)采用高浓度(1,10,100,1000和10000μmol/L)急性暴露(8 h),研究了TDCIPP对嗜热四膜虫生物量的剂量-依赖性抑制效应,EC50为615.1μmol/L。0.01,0.1和1μmol/L TDCIPP亚慢性暴露,通过引起细胞密度、细胞大小和纤毛数量剂量-依赖性降低,从而导致生物量显著性降低,表明抑制个体生长和繁殖是TDCIPP的主要毒性效应。RNA-Seq检测及KEGG富集分析,发现差异表达基因显著性富集于核糖体通路,TDCIPP诱导核糖体大、小亚基上的12个核糖体蛋白基因呈现剂量-依赖性的下调表达。此外,伴随着核糖体蛋白基因的下调表达,细胞质和粗面内质网上的核糖体数量减少,细胞质中核糖体增大。本实验结果表明,TDCIPP可能通过靶向作用于核糖体影响嗜热四膜虫的生长和繁殖。(2)多代毒性效应评价实验中,使用环境相关剂量TDCIPP对嗜热四膜虫开展连续约372代(60 d)的暴露实验,随后进行约372代的恢复实验。结果发现,TDCIPP暴露引起嗜热四膜虫种群数量、个体大小和纤毛数量降低;同时,TDCIPP引起纤毛的基体结构发生改变,基体深度和直径显著性降低;此外,TDCIPP诱导了与纤毛组装和维持相关的基因(ift家族的3个基因:ift52,ift81和ift172,tcp-1家族的7个基因:tcp-1-3700.m00089,tcp-1-3706.m00106,tcp-1-3715.m00106,tcp-1-3731.m00045,tcp-1-3698.m00091,tcp-1-2.m02183和tcp-1-16.m00478)表达上调。在60 d的恢复实验中,种群数量恢复至正常水平,然而,TDCIPP对嗜热四膜虫个体大小、纤毛数量、基体结构及相关基因的影响中部分效应有恢复迹象,大多效应依旧显著性存在。因此,本研究首次表明环境相关剂量TDCIPP对嗜热四膜虫多代暴露显示出发育和繁殖毒性,且部分效应在实验时间内不可恢复。(3)为进一步阐明TDCIPP引起多代毒性效应的作用机制,开展环境相关剂量(300和3000 ng/L)TDCIPP对嗜热四膜虫连续约372代的暴露及后续约248代的恢复实验。在此次实验中,TDCIPP对嗜热四膜虫表型的抑制效应与之前的多代暴露结果一致,恢复效应也相同。另外,此次实验还发现,TDCIPP引起细胞粗面内质网池扩张,其上附着的核糖体排列不规则,细胞内这种超微结构变化在恢复实验阶段依旧存在。通过RNA-Seq及KEGG富集分析发现,在暴露和恢复时期,下调表达的差异基因均显著性富集于核糖体通路,TDCIPP诱导核糖体大、小亚基上的核糖体蛋白基因普遍呈现剂量-依赖性下调表达,说明TDCIPP抑制了核糖体功能。此外,在恢复时期,上调表达的差异基因显著性富集于核糖体生物合成通路,推测这可能是嗜热四膜虫对TDCIPP抑制其核糖体功能所表现出的积极的恢复响应。
【图文】：

图 1-1 有机磷类阻燃剂的结构通式（引自 EFRA，2007）Fig. 1-1 General structure of organophosphorus flame retardants (cited from FRA, 2007)

图 1-2 磷酸三（1, 3-二氯异丙基）酯的化学结构e chemical structure of tris（1, 3-dichloro-2-propy酸酯类的用途和用量s经常用作阻燃剂，而非卤代的OPEs主要为阻燃剂和增塑剂之外，，OPEs 还用作泡沫漆和液压油等的添加剂。例如，最普遍使TCEP，通常应用于柔性和刚性聚氨酯泡沫三（2-丁氧基乙基）酯（tris（2-butoxyethy为乙烯塑料和橡胶塞的增塑剂（Marklundyl）phosphate, TPHP）主要用于增强不饱和聚氯乙烯（polyvinyl chloride, PVC）的增塑
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X592;X171.5

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本文编号：2668812