常用有机磷酸酯阻燃剂对斑马鱼肝脏毒性研究

发布时间：2017-12-29 04:32

本文关键词：常用有机磷酸酯阻燃剂对斑马鱼肝脏毒性研究　出处：《南京大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：有机磷酸酯阻燃剂(Organophosphate Flame Retardants,OPFRs)是一种常用的添加型阻燃剂,其已被广泛应用于各种商业和工业产品中。由于OPFRs通常作为添加剂而不与产品化学键合,因此各种含高浓度OPFRs的产品在使用过程中极易将OPFRs释放到环境中。目前,在灰尘、大气、水、土壤、沉积物等环境介质和人体、鱼类、鸟类等生物体内均检测到了 OPFRs的存在。但关于OPFRs的潜在风险和毒性机理的知识仍十分有限。本研究以斑马鱼为受试生物研究了 8种常用OPFRs——磷酸三苯酯TPhP、磷酸甲酚二苯酯CDP、磷酸三乙酯TEP、磷酸三丙酯TPrP、磷酸三丁酯TBP、磷酸三(丁氧基乙基)酯TBEP、磷酸三(2-氯乙基)酯TCEP和磷酸三(1,3-二氯丙基)酯TDCPP对斑马鱼肝脏基因表达的影响和对肝细胞的DNA损伤效应。实验中,将雌雄斑马鱼暴露于1/20(96h-LC50)和1/100(96h-LC50)浓度水平的OPFRs溶液中7天,测定了斑马鱼肝脏中氧化应激、细胞周期调节、DNA修复和凋亡通路中相关基因表达的变化,并通过单细胞凝胶电泳测定了斑马鱼肝细胞的DNA损伤程度。比较了不同OPFRs暴露浓度、不同结构OPFRs对斑马鱼毒性效应的区别,探讨了雌雄鱼对OPFRs暴露的不同响应,并初步分析了造成毒性差异的潜在机制。主要研究结果如下:1)OPFRs暴露改变了斑马鱼肝脏中编码抗氧化酶的基因(Mn-SOD、CuZn-SOD、CAT和GPx)的表达水平,诱导了肝脏中的氧化应激。低浓度TPhP、TBEP和TDCPP的暴露诱导斑马鱼抗氧化系统中基因表达显著上调。高浓度暴露组的雌鱼中,氧化应激相关基因的表达也表现为上调,而雄鱼中抗氧化酶基因表达则受到了抑制。2)OPFRs暴露使斑马鱼肝细胞受到明显的DNA损伤。随着OPFRs暴露浓度的上升,肝细胞DNA损伤程度也随之增加。OPFRs的碳链长度和结构与其造成的DNA损伤程度有一定相关性。雌雄鱼对DNA损伤的耐受性也有所不同,雌鱼对OPFRs的耐受性更强。3)OPFRs处理组中,DNA受损的斑马鱼肝细胞会在DNA合成前期(G1)、DNA合成期(S)或DNA合成后期/有丝分裂期(G2/M)发生阻滞,细胞周期调节相关基因的表达发生变化。高浓度OPFRs暴露后,斑马鱼肝脏中Orc1、Ccna1和Ccnb表达显著下调。低浓度TPhP、TBEP和TDCPP暴露抑制了 Ccnb的表达。4)OPFRs暴露会诱导斑马鱼肝细胞启动DNA修复系统,以修复受损基因。低浓度TPhP、TBEP和TDCPP处理组的斑马鱼,以及高浓度TBP、TBEP和TCEP处理组的雌鱼中DNA修复相关基因Fen1和Rpa3的表达上调,启动了 DNA修复程序。但高浓度OPFRs暴露下的雄鱼中相关修复基因的表达则下调,细胞DNA修复能力下降。5)OPFRs暴露会启动斑马鱼肝细胞凋亡通路。低浓度TPhP、TBEP和TDCPP的暴露引起斑马鱼中凋亡通路下游基因Cas3和Cas9表达水平的上升,诱导依赖细胞凋亡蛋白酶的凋亡通路。同时,随着TPhP、TBEP和TDCPP暴露浓度的升高,斑马鱼肝脏中Bax/Bcl-2比也随之升高,诱导了细胞色素C的释放,进而通过P53-Bax-Bcl-2通路诱导细胞凋亡。6)OPFRs对斑马鱼肝细胞的毒性具有结构特异性、浓度特异性和性别特异性。OPFRs的结构、浓度以及受试斑马鱼的性别不同,均会影响OPFRs的毒性效应。暴露浓度高,对斑马鱼的影响也更为显著。而在相同暴露条件下,雄鱼对OPFRs的响应比雌鱼更为敏感。本研究从基因水平探索了 OPFRs对斑马鱼的毒性效应,为进一步研究OPFRs对斑马鱼的毒性作用机理提供了理论依据,并为全面评价OPFRs的生态健康风险提供了数据支持。
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【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X171.5

【参考文献】