几种典型污染物对斑马鱼的甲状腺干扰效应

发布时间：2020-06-02 16:34

【摘要】：本文以广泛使用的两种酰胺类除草剂—乙草胺(acetochlor,ACT)和丁草胺、三种拟除虫菊酯(synthetic pyrethroids, SPs)一氯菊酯(permethrin, PM),联苯菊酯(bifenthrin, BF)和功夫菊酯(λ-cyhalothrin,A-CH)和一种抗消炎药—萘普生(naproxen, NPX),为研究对象,以斑马鱼作为模式生物,围绕内分泌干扰效应,研究了它们的毒性作用机理。我们首先从内分泌干扰和免疫毒性相互作用的角度,研究了丁草胺的发育毒性、雌激素效应以及免疫毒性及机理,进而从对映体层面研究了乙草胺在发育毒性、甲状腺系统和免疫毒性上的对映体选择性及其机理。其次,从生物富集角度,我们在建立了三种SPs在斑马鱼幼鱼体内富集与消除动力学的基础上,研究了它们对斑马鱼甲状腺激素和下丘脑-垂体-甲状腺(hypothalamic-pituitary-thyroid, HPT)轴相关基因表达的影响。最后,从短期和长期毒性效应角度,我们比较了NPX96h和60d暴露后,21-d斑马鱼幼鱼在代谢系统、甲状腺系统和生物富集的差异。主要研究结果如下： (1)丁草胺暴露能显著降低斑马鱼胚胎的孵化率和存活率,并导致一系列畸形现象,包括卵黄囊水肿、心胞囊水肿和脊柱弯曲等,诱导卵黄原蛋白基因Vtg1和天性免疫相关基因CC-chem和IL-8表达的显著上调。ACT对斑马鱼胚胎的发育过程存在对映体选择性毒性,影响HPT轴相关基因TRα,TRβ,Dio2和TSHβ的表达,且(+)-S-ACT比(一)-R-ACT显示出更强的甲状腺干扰效应；然而,对先天性免疫相关基因IL-1β,CC-chem,CXCL-C1c和IL-8表达的影响则表现为(一)-R-ACT作用强于(+)-S-ACT。以上结果表明,酰胺类除草剂导致的对鱼类的内分泌干扰与免疫毒性有一定的相关性,且存在对映体选择性效应。 (2)在吸收阶段,斑马鱼幼鱼体内SPs的浓度迅速增加,且吸收曲线呈线性关系(R20.85),生物富集因子介于140.5至586.7；在消除阶段,鱼体内SPs的浓度下降较慢,且符合一级动力学,消除速率常数(k)介于0.018h-1至0.0533h-1,半衰期(t1/2)介于13.0h至38.5h。同时观察到PM存在非对映体选择性的吸收与消除。PM和λ-CH导致斑马鱼体重显著下降,三种SPs导致与甲状腺激素转运、合成、代谢相关基因的表达量发生上调或者下调,T3增加,PM和λ-CH导致T4增加,BF导致T4减少,但T3/T4比值均增加。SPs会在斑马鱼体内富集且存在浓度依赖关系。上述结果表明,SPs在斑马鱼幼鱼体内存在显著的生物富集效应,且有明显的甲状腺干扰效应。 (3)NPX短期暴露(96h)诱导代谢相关基因CYP1A,CYP2J26和甲状腺受体基因TRs的表达显著上调；而NPX的长期暴露(60d)则显著抑制了代谢相关基因CYP2J26,CYP3A以及甲状腺相关基因TRs和Dio2的表达,并伴随有显著的生物富集效应。上述结果表明,NPX的短期和长期效应存在显著的差异,内分泌的干扰效应和此类化合物在生物体内的代谢和富集密切相关。
【图文】：

丁草胺,斑马鱼,胚胎,胚胎数

亡判断标准是心跳衰竭、体节未形成或没有尾巴）[73，87]。胚胎或幼鱼在4个观察时间点（48, 60，72和84 hpf)的死亡率统计于图2-1。从图片中可以看出死亡率随着丁草胺浓度的增加和暴露时间的延长而增加。在84 hpf时，16和20 iiM暴露组出现显著死亡，死亡率分别为93.3 %和100 %。在对照组或其它处理组没有观察到显著死亡情况。丁草胺在84 hpf的LCsg值为14 ^iM。- *令100- 口 0— 1 二4 uM XW Sum _W 12 uM I二. I I 16 uM =^ 60-皿]JI皿 _ jJ:, , i I_ 4ilI I I48 60 72 84Exposure time (hpf)图2-1 丁草胺对斑马鱼胚胎死亡率的影响2.3.3 丁草胺对斑马鱼解化率的影响在本研宄中，我们统计了胚胎在48，60，72和84 hpf时的孵化率，，用以评估丁草胺对胚胎_化过程的影响。■化率的定义为在特定时间点己经孵化的胚胎数除以^u始暴露时的总胚胎数。如图2-2所示，斑马鱼胚胎在48 hpf后开始醉化。在对照组

丁草胺,斑马鱼,胚胎数,畸形率

Exposure time (hpf)图2-2 丁草胺对斑马鱼胚胎孵化率的影响2.3.4 丁草胺对斑马鱼畸形率的影响暴露于丁草胺中导致了一系列的发育畸形，包括卵黄囊水肿（YSE)，心胞囊水肿（PE)，身体弯曲和卵凝结。PE或YSE的定义为出现PE或YSE的胚胎数除以实验^u始时总的胚胎数。在本研宄中，我们从48 hpf到84 hpf对斑马鱼出现的PE和YSE做了详细的记录。在48 hpf之前没有观察到任何畸形现象如图2-3所示，从60 hpf到84 hpf,畸形现象越来越多，主要是:YSE和PE，且畸形率与暴露浓度存在依赖关系。例如
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X174

【参考文献】