离子液体对斑马鱼氧化应激、运动能力以及生殖系统的影响

发布时间：2017-03-28 22:10

  本文关键词：离子液体对斑马鱼氧化应激、运动能力以及生殖系统的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：离子液体因其特有的物化性质受到越来越多的关注,并被认为是环境友好的“绿色溶剂”而广泛应用于工业。因此离子液体的生物安全性及生态毒理学效应逐渐成为研究关注的热点。本文以模式动物斑马鱼(Zebrafish)作为受试对象,系统探究了1-丁基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4)对斑马鱼的毒性作用及分子机理。初步获得了以下几个结论:1.斑马鱼经不同浓度离子液体[BMIM]BF4暴露10、20、30天后,斑马鱼肝脏内羟自由基、丙二醛含量、抗氧化酶活性发生了变化。研究结果表明在[BMIM]BF4暴露下,斑马鱼肝脏细胞活性氧浓度增加,脂质损伤加剧,肝脏内抗氧化防御机制启动。这表明在环境胁迫下斑马鱼为适应环境自身机体产生适应性反应。2.利用行为分析系统检测斑马鱼游泳能力,结果显示经[BMIM]BF4暴露后斑马鱼幼鱼的游泳能力下降并呈浓度-时间响应趋势。肌肉兴奋-收缩耦联中重要蛋白兰尼碱受体的相关基因RyRs的表达呈现下降趋势。辅助蛋白相关基因如CK、SEPN1的表达显著下调。上述结果表明:经[BMIM]BF4暴露后,斑马鱼幼鱼肌肉收缩时所需能量供给减少,Ca2+释放和内流被抑制,导致肌肉收缩的程度及频率下降,并最终表现为幼鱼游泳能力下降。3.为了进一步明确[BMIM]BF4对斑马鱼生殖毒性作用,研究了不同浓度[BMIM]BF4对雌雄斑马鱼睾酮素和雌二醇含量以及下丘脑-垂体-性腺轴相关基因表达水平的影响。成年斑马鱼经[BMIM]BF4暴露30天后,其血液中睾酮素及雌二醇含量下降并呈浓度响应趋势,表明离子液体[BMIM]BF4可能会对成年斑马鱼生殖系统功能产生一定的影响。进一步研究发现:雌雄斑马鱼脑中促性腺激素释放激素及其受体相关基因表达上调,这与雌雄斑马鱼血液中睾酮素及雌二醇含量下降相印证。而激素合成过程中重要蛋白相关基因的表达发生变化,如cyp11a、star等相关基因表达下调,这可能是睾酮素和雌二醇含量下降的原因。上述结果表明:不同浓度离子液体[BMIM]BF4暴露30天后,雌雄斑马鱼激素合成过程中一些重要蛋白相关基因的表达下调,引起雌雄斑马鱼体内性激素含量下降;进一步引起雌雄斑马鱼下丘脑-垂体-性腺轴相关基因表达紊乱,因此对雌雄斑马鱼生殖系统功能产生负面影响。综上所述,离子液体[BMIM]BF4能对斑马鱼产生氧化损伤作用,显著降低斑马鱼幼鱼游泳能力,并导致斑马鱼生殖系统功能发生紊乱。本研究结果丰富了离子液体对淡水生物的毒性数据,全面认识离子液体对斑马鱼的毒性作用及分子作用机理;也可为建立离子液体环境安全评估提供数据和理论支持。
【关键词】：离子液体 1-丁基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐 斑马鱼 氧化应激 下丘脑-垂体-性腺轴 行为分析 兴奋-收缩耦联
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X171.5
【目录】：

• 摘要5-7
• abstract7-13
• 第1章 绪论13-22
• 1.1 离子液体简介13-15
• 1.1.1 离子液体的分类13
• 1.1.2 离子液体的结构和性能13-15
• 1.1.2.1 熔点13-14
• 1.1.2.2 溶解性14
• 1.1.2.3 热稳定性14
• 1.1.2.4 密度14
• 1.1.2.5 酸碱性14
• 1.1.2.6 粘度14-15
• 1.1.2.7 导电性和电位窗15
• 1.2 离子液体对水生生物的毒性作用15-20
• 1.2.1 离子液体对淡水生物的影响15-18
• 1.2.1.1 离子液体对淡水微生物及藻类的毒性16-17
• 1.2.1.2 离子液体对淡水无脊椎动物的毒性17
• 1.2.1.3 离子液体对淡水脊椎动物的毒性17-18
• 1.2.2 离子液体对海洋生物的影响18-20
• 1.2.2.1 离子液体对海洋微生物及藻类的毒性19
• 1.2.2.2 离子液体对海洋动物的毒性19-20
• 1.3 研究背景、意义及技术路线20-22
• 1.3.1 研究背景20
• 1.3.2 研究目的和意义20-21
• 1.3.3 研究技术路线21-22
• 第2章 离子液体 1-丁基3甲基咪唑四氟硼酸盐对斑马鱼肝脏氧化应激效应及对抗氧化酶活力的影响22-29
• 2.1 引言22-23
• 2.2 材料与方法23-24
• 2.2.1 主要试剂23
• 2.2.2 实验动物及饲养条件23
• 2.2.3 实验设计23
• 2.2.4 肝脏样本采集23
• 2.2.5 肝脏抗氧化酶活力的测定23-24
• 2.2.5.1 酶液的制备23
• 2.2.5.2 蛋白含量测定23-24
• 2.2.5.3 过氧化氢酶与超氧化物歧化酶活力测定24
• 2.2.5.4 数据处理24
• 2.3 结果24-27
• 2.3.1 [BMIM]BF_4对斑马鱼肝脏羟自由基和MDA含量的影响24-25
• 2.3.2 [BMIM]BF_4对斑马鱼肝脏抗氧化酶活力的影响25-27
• 2.4 分析与讨论27-28
• 2.5 小结28-29
• 第3章 离子液体 1-丁基3甲基咪唑四氟硼酸盐对斑马鱼游泳行为及兴奋-收缩耦联相关基因的影响29-39
• 3.1 引言29-30
• 3.2 材料与方法30-33
• 3.2.1 主要试剂30
• 3.2.2 斑马鱼饲养及胚胎收集30-31
• 3.2.3 实验设计31
• 3.2.4 样本采集31
• 3.2.5 斑马鱼游泳能力分析31
• 3.2.6 相关基因表达分析31-33
• 3.2.6.1 总RNA提取31
• 3.2.6.2 c DNA反转录31-32
• 3.2.6.3 实时荧光定量PCR（q RT-PCR）分析32-33
• 3.3 结果33-36
• 3.3.1 [BMIM]BF_4对斑马鱼幼鱼游泳行为的影响33-34
• 3.3.2 [BMIM]BF_4对斑马鱼幼鱼兴奋-收缩耦联相关基因的影响34-36
• 3.4 分析及讨论36-38
• 3.5 小结38-39
• 第4章 离子液体 1-丁基3甲基-咪唑四氟硼酸盐对斑马鱼生殖系统及下丘脑-垂体-性腺轴相关基因的影响39-53
• 4.1 引言39-40
• 4.2 材料与方法40-43
• 4.2.1 主要试剂40
• 4.2.2 实验动物及饲养条件40
• 4.2.3 激素含量测定40-41
• 4.2.3.1 血液样本采集40-41
• 4.2.3.2 激素含量测定41
• 4.2.4 脑部及性腺相关基因表达分析41-43
• 4.3 结果43-50
• 4.3.1 [BMIM]BF_4对睾酮素及雌二醇含量的影响43-45
• 4.3.2 [BMIM]BF_4对雌鱼下丘脑-垂体-性腺轴相关基因的表达的影响45-47
• 4.3.3 [BMIM]BF_4对雄鱼下丘脑-垂体-性腺轴相关基因的表达的影响47-50
• 4.4 分析及讨论50-52
• 4.5 小结52-53
• 第5章 结论、创新和研究展望53-55
• 5.1 主要结论53-54
• 5.1.1 [BMIM]BF_4造成斑马鱼肝脏损伤并诱导肝脏的抗氧化能力53
• 5.1.2 [BMIM]BF_4对斑马鱼幼鱼游泳行为的抑制作用53
• 5.1.3 [BMIM]BF_4引起斑马鱼生殖系统紊乱53-54
• 5.2 创新之处54
• 5.3 研究展望54-55
• 参考文献55-70
• 致谢70-71
• 硕士期间取得的研究成果71

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