四溴二苯醚与高氯酸盐对斑马鱼复合作用与毒性机制

发布时间：2020-05-30 09:07

【摘要】：多溴联苯醚（PBDEs）是一类新型持久性有机污染物（POPs），具有典型的甲状腺毒性、神经毒性以及潜在的生殖毒性。2,2’,4,4’-四溴二苯醚（BDE-47）是环境水体与生物样本中优先检测出的PBDEs同系物。高氯酸盐（PER）是一种持久性无机污染物，PER对生物具有甲状腺毒性、遗传毒性与生殖毒性。鉴于PBDEs与PER是公认的内分泌干扰物，而二者在水环境中有潜在共存性，本文系统地研究了BDE-47与PER复合对斑马鱼的发育毒性、短期暴露对斑马鱼幼鱼甲状腺激素和HPT轴基因表达的影响以及BDE-47与PER复合产生生殖毒性的可能机制。本论文系统考察了BDE-47与PER等效应复合对斑马鱼胚胎的发育毒性，包括按照（BDE-470.004+PER3.5），（BDE-470.04+PER35），（BDE-470.4+PER350）mg/L进行96h急性毒性实验、按照（BDE-470.001+PER35），（BDE-470.01+PER35）（，BDE-470.1+PER35） mg/L进行14d的氧化应激、按照（BDE-470.004+PER3.5），（BDE-470.04+PER35），（BDE-470.4+PER350）mg/L考察96h细胞凋亡及DNA损伤。BDE-47与PER复合对斑马鱼胚胎的甲状腺毒性包括两方面，将胚胎暴露于BDE-47（1μg/L、3μg/L、5μg/L、10μg/L、20μg/L）+3.5mg/L PER14d的考察PER对BDE-47甲状腺毒性的影响，同时进行（BDE-470.0002+PER0.175），（BDE-470.002+PER1.75），（BDE-470.02+PER17.5）mg/L对胚胎14d的等效应复合暴露实验，分析两种物质间相互作用的形式及甲状腺毒性作用的分子学机制。BDE-47与PER复合对斑马鱼生殖毒性的研究是将受精2h的胚胎分别暴露（BDE-470.0002+PER0.175），（BDE-470.002+PER1.75），（BDE-470.02+PER17.5）mg/L至141d，分析亲代生殖毒性及对子代胚胎质量的影响。通过上述分析，得出如下结论：（1）BDE-47与PER对胚胎96h LC50分别为4.18mg/L和3502.78mg/L。根据实验结果进行等效应复合急性毒性实验，结果显示，BDE-47与PER复合诱导胚胎的急性发育毒性较两种物质单独作用增强。复合暴露诱导的形态学异常主要以心包水肿与鱼鳔缺失为主。（2）BDE-47与PER诱导斑马鱼产生氧化应激。PER能加剧BDE-47对胚胎活性氧（ROS）的诱导且ROS随着暴露时间的延长而增加。超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、丙二醛（MDA）与谷胱甘肽过氧化物酶（Gpx）与复合暴露浓度之间存在浓度、时间依赖关系。复合暴露诱导Mn-Sod、Cu/Zn-Sod、Cat、Gpx1a表达上调。（3）吖啶橙染色（AO）结果发现，BDE-47与PER复合暴露能够诱导幼鱼发生凋亡且凋亡率呈剂量依赖关系，凋亡主要集中在脊柱区域。复合暴露使p53与Bax基因表达上调，细胞凋亡酶Caspase-3和Caspase-9活性增加。复合暴露组Olive尾矩的值随着暴露浓度的增加显著增加，这说明PER能加强BDE-47对胚胎DNA的损伤程度。（4）PER能够加强BDE-47对甲状腺素T4的抑制，明显的抑制CRH、 TSHβ、TTR基因的表达，诱导NIS、Nkx2.1a基因表达。同时PER还能加强BDE-47对转录与翻译水平上诱导TG表达，，抑制TTR的表达，从而加剧BDE-47对幼鱼的甲状腺干扰效应。（5）相同物质浓度下BDE-47与PER复合暴露能显著地抑制幼鱼的存活率，诱导畸形率，抑制幼鱼的生长发育，并且两种物质等效应暴露对幼鱼畸形的诱导存在协同效应。BDE-47与PER等效应复合能降低T4水平。（BDE-470.002+PER1.75)）、（BDE-470.02+PER17.5）mg/L暴露组对幼鱼T4水平的影响呈现协同效应。BDE-47与PER等效应复合明显诱导CRH、TSHβ、NIS、Nkx2.1a、TG、Dio2基因表达，抑制TRα、TRβ、Dio1基因表达。BDE-47与PER对幼鱼CRH基因表达存在协同效应，幼鱼TTR基因的表达存在拮抗效应。（6）长期暴露BDE-47与PER会导致雄鱼血浆中睾酮（T）的浓度增加，雌鱼血浆中雌二醇（E2）的浓度较少。BDE-47与PER复合能够使雌雄鱼脑FSHβ基因显著上调，主要是BDE-47与PER促进了精子和卵子细胞的形成和生长；LHβ基因显著下调，表明BDE-47与PER抑制精子和卵子的成熟。同时，延缓性腺的正常发育过程，使得成熟精子和卵子细胞量减少。F0代经高剂量BDE-47与PER暴露后，子代的存活率、孵化率与受精率显著性下降，生长受到抑制，表现出明显的生殖毒性。综上所述，BDE-47与PER复合能够诱导斑马鱼产生发育毒性、甲状腺毒性与生殖毒性，且两种物质间存在复杂的相互作用机制。BDE-47与PER复合诱导斑马鱼产生毒性与激素的调节以及基因在转录与翻译水平上的调控有着密切的关系。
【图文】：

技术路线图,技术路线,博士学位论文

技术路线

斑马鱼

2.2 实验鱼培养及配置2.2.1 实验用鱼的培养图2-1 斑马鱼养殖装置Fig. 2-1 The experimental device of zebrafish maintenance实验用斑马鱼购自中国科学研究院武汉水生所，长约 3~4 cm。斑马鱼的养殖参考 Shi 等介绍的养殖方法[163]。将性成熟的斑马鱼置于标准化紫外灭菌的循环水箱内养殖（图 2-1），水箱充分曝气并经活性炭和珊瑚砂过滤。培养液中加入营养盐（64.75 mg/L NaHCO3、5.75 mg/L KCl、123.25 mg/L MgSO4·7H2O 和294 mg/L CaCl2·2H2O）。温度为 28±1 C，pH 6.85~7.0，明暗控制为 14 h 明/12 h暗。成鱼每日投喂丰年虫两次，冰冻红赤虫一次。实验室水质条件下饲养 20 天左右即可进行相关实验。斑马鱼养殖的循环装置见图 2-1。2.2.2 斑马鱼胚胎的收集与培养选用体形正常、捕食敏捷、鱼鳞鳍无破损、游动灵活的成熟亲鱼进行交配。暴露实验开始前一天晚上取循环水箱内的实验斑马鱼以雌雄比为 1：2 的比例放
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X171.5;X174

【参考文献】