壬基酚对斑马鱼的代际干扰作用及机制研究

发布时间：2020-08-21 11:31

【摘要】：壬基酚(nonylphenol,NP)是一种典型的环境激素,被广泛应用到化工产业、农业和生活用品后并释放到水体中,造成水环境污染。壬基酚可以干扰到生物体内正常的激素合成和分泌,导致生殖能力的降低,并且可以对人类健康和生态安全造成严重威胁。论文开展了壬基酚对斑马鱼三个世代长期暴露实验,分别开展了壬基酚对斑马鱼世代间生长发育的干扰实验、壬基酚对斑马鱼的生殖毒性实验以及壬基酚对斑马鱼性别分化的实验,以期为壬基酚对斑马鱼的潜在毒性效应和世代间内分泌干扰作用提供数据支持,并对壬基酚的污染风险提供理论依据。壬基酚对斑马鱼的三个世代的体长和体重有显著的抑制作用,随着世代的递增,抑制作用越明显;低浓度壬基酚具有潜在的遗传毒性效应,即20μg·L~(-1)的处理组对F2代的体长体重产生了抑制。壬基酚的暴露还能导致斑马鱼畸形和死亡,且F3代(5 dpf)在2μg·L~(-1)的壬基酚处理组中发现了显著致畸现象,说明壬基酚具有很强的遗传毒性效应,可以通过母代遗传给子代,导致子代致畸和致死现象发生。壬基酚对斑马鱼三个世代的生长发育毒性影响大小为F2F1P。壬基酚暴露下可以显著抑制了斑马鱼的受精率和孵化率,在高浓度的壬基酚处理组下,受精率和孵化率显著降低,但是在F2中发现受精率和孵化率有了显著的提高,可能的原因是F2代在生殖能力方面对壬基酚产生了耐受性。组织病理学结果显示,壬基酚对斑马鱼的卵巢结构并未造成明显的损伤效果(产卵量无差异),但是对雄性精巢结构造成了显著的损害,具体表现在生精细胞减少,支持细胞减少,生精小囊相互融合的现象。壬基酚暴露下可以造成非细胞区域面积的增大,F2代的非细胞区域面积显著低于F1代,进一步验证了F2代斑马鱼在生殖能力上对壬基酚的暴露产生了适应性。壬基酚对雄性性腺的毒性影响大小为F1F2P。壬基酚可以干扰到斑马鱼的性别分化,在F1代中20μg·L~(-1)的壬基酚处理组中达80%的雌性个体,但在F2代中并无显著的差异。壬基酚在性别分化组别中发现,cyp19a1a和esr1基因在性别分化中起到了明显的指示作用,而相关雄性分化的基因在F1代中显著受到了抑制。在F2代中,cyp19a1a的调控与对照无差异,推测可能是造成F2代性别分化无差异的主要原因。因此,cyp19a1a基因可以作为斑马鱼15-40 dpf性别分化为雌鱼的生物标志物。壬基酚能够干扰到斑马鱼的HPG轴生殖关键基因及雌激素受体基因(esr1)的调控。Gnrh2基因出现了随着世代的递增,其表达量逐步上调的现象;lh基因在雄性中下调,在雌性中上调;fshr和lhr基因在P代和F1代中上调,在F2中下调;性腺中的cyp19a1a基因在P代和F1代中均表现出上调,在F2代显著下调;esr1基因在雌性中的P代和F1代显著下调,F2代显著上调。壬基酚对雄性斑马鱼的生殖干扰在于对HPG轴生殖关键基因的调控,而对雌性斑马鱼的生殖干扰在于HPG轴生殖关键基因和esr1基因的复合调控。总体来说,斑马鱼在壬基酚长期暴露下出现了非常复杂的调控模式,在生殖方面选择了耐受和适应(即F2代受精率和孵化率的增加),而牺牲了自身的生存(即子代的体长体重下降,低浓度造成了致畸率和死亡率上升)。这种调控模式可能是斑马鱼适应污染环境的一种生活策略。
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X503.225
【图文】：

壬基酚,雌二醇,化学结构式,壬基酚聚氧乙烯醚

与受体结合形成复合体形式，被转运到细胞核最终形成蛋白质进行表达，对有机体造成损伤(Wang etylphenol, NP）是一种典型的环境激素，属于近年来用途成的工业化学物质。带有酚类气味的无色粘性液体，其苯环和 9 个碳原子的碳链构成，相对分子质量为 220.34 接近（图 1.1）。它的主要来源为壬基酚聚氧乙烯醚）的降解。壬基酚聚氧乙烯醚广泛的应用于乳化剂、分纺织印染、造纸、皮革化工、农药、化纤油剂、溶解剂等., 2014)。

斑马鱼,胚胎发育

或组织的发育，减低子代的数量，同时还会影响到子代的认知行为和导致焦虑行为的发(Adams, 2013)。1.6 斑马鱼作为模式生物的毒理学研究进展1.6.1 斑马鱼作为模式动物的优势斑马鱼（Daniorerio），是一种热带硬骨鱼类，属于辐鳍纲鲤科。它个体小、容易饲养发育快、周期短、繁殖力强等的特点，而且胚胎体外发育，能便于观察胚胎的发育和成长另外，斑马鱼的遗传背景清晰，基因组测序也已完成，与人类有 87%的基因组相似，已被作为研究人类疾病的良好模式动物。目前，国内外对斑马鱼建立许多不同的品系，如 A型，WIK 型等，国际组织已经将斑马鱼列为河水毒性试验用鱼，越来越多的科研工作者用斑马鱼来研究毒性化合物和药物开发。

斑马鱼,性腺,卵巢,性别分化

暨南大学博士学位论文.6.2 斑马鱼的性腺发育的研究进展成年斑马鱼的性腺分为卵巢和精巢，但是在幼生期的斑马鱼（15dpf 之前）（dpf，dost fertilization）性腺均发育成“类卵巢”组织。所有斑马鱼的“类卵巢”组织将在雌鱼育成为卵巢，而在雄鱼中发育成为精巢(Uchidaetal.,2002)。斑马鱼的性别分化发生在后 21-42 天（21-42 dpf），而达到性成熟需要 60 天左右(Slanchev et al., 2005; Wang arban, 2007) （图 1.3）。有研究发现，雌激素在卵巢分化中所占的比重最大，性别分化雌激素处理斑马鱼幼鱼就会产生更多的雌性后代(Brion et al., 2004)。

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