典型溴代阻燃剂在鲫鱼体内与体外代谢研究

发布时间：2020-07-10 10:54

【摘要】：溴代阻燃剂(Brominated Flame Retardants,BFRs)被广泛应用于电子、电器、建材、纺织、采矿等领域中。多溴联苯醚(PBDEs)作为一种常用的添加型阻燃剂,容易从材料上脱落进入环境中,造成环境污染。反应型溴代阻燃剂四溴双酚A(TBBPA)虽然是通过化学键绑定于材料上,但其未键合单体及材料老化分解的单体依然可以释放到环境中。由于溴代阻燃剂的高亲脂性和环境稳定性,它们能够在环境中迁移并富集在生物体内,尤其容易在水生生物体内累积。国内外研究表明,鱼体内含有多种PBDEs同系物及其羟基化和甲氧基化的衍生物,但是其来源、关键代谢组织和关键代谢酶都还有待深入研究。围绕TBBPA开展的研究工作主要集中在对生物体的毒性机理探讨,关于其在水生生物体内的代谢研究几乎还是空白。污染物在生物体内发生代谢后,不仅对其毒性产生影响,由于代谢产物亲脂性的改变,也会影响其生物积累和放大。如PBDEs的氧化代谢产物OH-多溴联苯醚、TBBPA的还原代谢产物双酚A都相继被证明比它们的母体具有更高的生物毒性。因此对PBDEs和TBBPA在生物体内的代谢过程及代谢产物形成机理进行系统深入的研究,对更好的评价其生态和健康风险具有至关重要的意义。本研究选取4,4’-二溴联苯醚(BDE15)、2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE47)和TBBPA三种典型溴代阻燃剂,通过体外模拟和体内暴露相结合的方式,重点研究了其在鲫鱼肝脏及亚细胞组织中的代谢过程,初步阐明了溴代阻燃剂在鱼体内的代谢途径,并通过代谢抑制实验确定了关键的代谢酶；同时,初步考察了BDE47对鲫鱼肝脏的毒性效应。主要研究结果如下： (1)通过注射染毒方式,研究了BDE47在鲫鱼体内的组织分布和代谢转化特性。研究发现,BDE47在鲫鱼体内主要累积场所是肝脏和肠道组织；排泄是BDE47在鲫鱼体内消除的主要途径。在鲫鱼的肝脏中发现了BDE47的氧化代谢产物一羟基化四溴联苯醚,证明BDE47能够在鲫鱼体内发生氧化代谢反应。 (2)BDE47对鲫鱼的亚急性毒性效应研究表明,BDE47能够诱导肝脏组织的乙氧基香豆素-O-脱乙基酶(ECOD)活性,说明细胞色素P450(CYP450)酶可能是鲫鱼体内催化代谢PBDEs的重要酶系。而谷胱甘肽转移酶(GST)活性呈现低促高抑,一方面说明GST可能也参与了BDE47的代谢过程,另一方面说明高浓度的PBDEs会对鲫鱼肝脏GST产生较为严重的影响,肝脏也可能是PBDEs毒性作用的重要靶器官之一。BDE47暴露降低了鲫鱼血液中甲状腺素(T4)、三碘甲状腺原氨酸(T3)含量,说明其对鱼体具有内分泌干扰效应。对鲫鱼肝脏组织的病理学分析表明BDE47能够引起鲫鱼肝组织损伤。 (3)在优化鲫鱼肝脏微粒体和S9的提取方法的基础上,建立了鲫鱼微粒体和S9的蛋白浓度、乙氧基试卤灵-O-脱乙基酶(EROD)、戊氧基试卤灵-O-脱烷基酶(PROD)、ECOD、苯胺4-羟基化酶(AH)和GST酶活性测定方法；建立了用于体外代谢研究的鲫鱼肝微粒体和S9体外代谢系统。 (4)利用体外代谢的方法研究了BDE15、BDE47和TBBPA在鲫鱼肝脏微粒体和S9组分的代谢过程,利用气质联用(GC/MS)和液质联用(HPLC/MS)等技术鉴定了主要的代谢产物。研究证明BDE15能够在鲫鱼肝脏中发生氧化代谢反应,生成溴酚和两种一羟基化二溴联苯醚；BDE47在体外孵育时间内没有发现氧化代谢产物,这可能因为其氧化代谢效率比较低；TBBPA能发生氧化代谢,生成断键产物4-异丙基-2,6-溴酚和六溴聚合产物,以及三种还未鉴定出结构的碳十字架断键产物。 (5)代谢抑制实验表明CYP1A和CYP3A4酶都可能参与了TBBPA的在鲫鱼肝脏中的氧化代谢过程,而CYP1A酶则可能对BDE15的氧化代谢起主要作用。三种BFRs对鲫鱼和猪肝脏微粒体EROD活性的代谢动力学研究显示,BDE15和BDE47对EROD活性具有竞争性抑制作用,TBBPA则对EROD活性没有明显抑制作用。结果表明,BDE15和BDE47均能与CYP1A活性位点结合,同时被其催化代谢。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X171.5
【图文】：

典型溴代阻燃剂在鲫鱼体内与体外代谢研究

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质谱图,一级

BDE47一级全扫质谱图

质谱图,标样,未知产物,综合灵敏度

图2.4 OH-BDE 47标样质谱图Figure 2.4 The GC/EI-MS full-scan spectra of OH-BDE 47 standard因此综合灵敏度以及期望得到更多关于未知产物结构信息的双重要

【参考文献】