TBBPA对斑马鱼的神经行为毒性效应和机制研究
本文选题：斑马鱼 切入点：TBBPA 出处：《华东理工大学》2016年博士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：四溴双酚A(TBBPA)是目前使用量最大的溴系阻燃剂,已在环境各种介质、生物和人体中普遍检出。TBBPA对哺乳动物和水生生物具有发育、细胞、免疫、生殖、神经和内分泌等方面的毒性效应。前期研究结果和文献调研均发现,TBBPA可引起神经损伤和运动行为的改变,但是各位学者的研究结果吻合度不高且缺乏作用机制的阐释。斑马鱼胚胎发育快、体外受精、胚胎透明、解剖结构和遗传信息与哺乳类高度同源,已经广泛应用于环境毒理学研究中。处于发育期的神经系统对污染物高度易感,故本文选择具有独特优势的斑马鱼模式生物,系统地研究急性TBBPA暴露对斑马鱼胚胎的神经行为毒性效应及其作用机制；并用环境低剂量长期暴露揭示TBBPA对斑马鱼在不同时期的发育和神经行为毒性,评估其对环境安全的风险。在急性短期TBBPA暴露实验中发现,TBBPA在8-48hpf窗口暴露与在48-96hpf窗口暴露相比,可引起畸形率和死亡率依剂量显著增加。对仔鱼不同行为分析发现,5μMTBBPA在8-48hpf暴露与在48-96hpf暴露相比可引起：5dpf仔鱼运动速度的显著下调,10dpf黑白区域探索中仔鱼在白区域滞留时间显著增加,1ldpf鱼群Shoaling中仔鱼离散程度显著增加和12dpf镜面攻击中仔鱼攻击镜面次数显著增加。由此可见8-48hpf为TBBPA敏感而特异的发育和神经行为毒性的窗口期,且5μM浓度是效应获得与生物学和分子学研究的合适暴露剂量。急性暴露TBBPA神经毒性作用机制的研究主要通过含量检测、生物学变化和差异表达基因及影响的信息通路分析等方面进行探讨。对暴露胚胎体内TBBPA含量检测发现,斑马鱼胚胎能快速的吸收和积累TBBPA,当脱毒后,TBBPA的含量显著下降；对暴露水体中TBBPA含量的检测发现,8-48hpf窗口暴露后,暴露水体中TBBPA含量下降了39%。由此可知TBBPA在斑马鱼胚胎中易吸收,易排出。进一步对生物学指标的研究发现,5μM TBBPA窗口期暴露后,在24hpf吖啶橙染色分析表明它能显著增加胚胎在头部和尾部的细胞凋亡数量；在24hpf转基因Islet和48hpf转基因NBT研究中,发现运动神经元发育迟缓；在72hpf免疫组化监测F59抗体表达,发现受试胚胎肌肉纤维排列紊乱。最后用RNA-Seq探索TBBPA引起的差异表达基因发现,5μM TBBPA在8-48hpf暴露可导致总共1969个差异表达的基因(P＜0.05; FDR0.05:变化倍数1.5倍)；信号通路分析发现,神经发育、肌肉纤维收缩、细胞外基质分解和组织等生物学过程均具有显著改变,与细胞凋亡、运动神经元和肌肉发育异常相一致；另外研究发现二磷酸葡萄糖醛酸转移酶(UGTs)的一系列基因(ugt1a7, ugt2b5, ugt2b3, ugt2a3,ugt5b4, ugt5b6)均显著上调,由此推测TBBPA暴露引起UGTs表达上调后,可降解体内的甲状腺素(T4),进而起到扰乱内分泌的作用,最终导致神经行为毒性。在环境低剂量慢性暴露下,研究了TBBPA对斑马鱼的发育和神经行为毒性。即0、5、50nM TBBPA三个组水体暴露于斑马鱼(出生当天持续暴露至五月龄),之后脱毒饲养四个月。对仔鱼期进行与急性暴露实验基本相同的各种行为运动的检测,在九月龄时,对三个组别斑马鱼的存活率、性比、体长体重及生长因子进行发育毒性评价,并分别对雌雄成体斑马鱼进行自由游泳运动分析、光暗刺激下游泳运动分析和镜面攻击分析,评价其神经行为毒性。与急性窗口暴露作用相反,低剂量TBBPA暴露可引起5dpf仔鱼运动速度显著上调,10dpf黑白区域探索中仔鱼在白区域滞留时间显著减少,11dpf鱼群Shoaling中仔鱼离散程度显著降低和12dpf镜面攻击中仔鱼攻击次数显著下降。发育至九月龄,斑马鱼体长和体重均有一定下降,但是整体的生长因子没有显著性差异,且TBBPA暴露后斑马鱼具有一定的雌性化趋势,但是没有显著性。与仔鱼期运动行为结果一致,成鱼游泳速度分析发现,雌鱼和雄鱼暴露后运动速度均显著上调,且中速运动的时间比例与对照相比显著减少,而高速运动的时间比例与对照相比显著增加。光暗周期交替刺激下,TBBPA暴露的雌鱼和雄鱼均表现出运动速度显著上调的趋势。镜面攻击评价成鱼社会行为的分析发现只有50nM TBBPA暴露雄鱼攻击镜面的次数明显增加,雌性的影响无显著性。总的来说,TBBPA慢性暴露对雄鱼成体期运动行为和镜面攻击社会行为的影响比雌鱼的影响大。综上所述,发育早期TBBPA敏感窗口期急性暴露可引起斑马鱼胚胎特异的发育和神经行为毒性,TBBPA在斑马鱼胚胎中易吸收,易排出,TBBPA暴露引起胚胎发育早期神经相关生物学改变、神经相关各种分子和信号通路的改变。环境低剂量长期暴露TBBPA可引起仔鱼和成体期斑马鱼发育和神经行为毒性。比较发现,TBBPA在不同暴露剂量和不同发育时期对斑马鱼的神经毒性效应不同,这也验证了TBBPA具有非单调依剂量大小产生毒性的特性。研究结果提示TBBPA暴露对水生生物具有很强的神经行为毒性,对环境安全具有较高风险。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X171.5
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 周斯芸;张瑛;魏倡;倪芳;全燮;;四溴双酚A对斑马鱼游动行为的毒性效应研究[J];安全与环境学报;2016年01期
2 王彦民;王娅丽;;溴代阻燃剂TBBPA最新研究进展[J];环境工程;2016年04期
3 杜雨晨;李淑蓉;苏炳银;;模式生物斑马鱼在帕金森病研究中的应用[J];成都医学院学报;2015年02期
4 高丹丹;于云江;王琼;向明灯;张艳平;李良忠;叶昊;;不同暴露方式四溴双酚A的代谢及毒性特征[J];环境与健康杂志;2015年02期
5 赵婷;洪震;;斑马鱼在神经遗传疾病研究中的应用[J];中国临床神经科学;2014年04期
6 薛宏亮;张乃元;袁占鹏;;斑马鱼在神经毒理学研究中的应用[J];公共卫生与预防医学;2014年02期
7 魏建良;;四溴双酚A(TBBPA)的研发生产现状与质量提升[J];盐业与化工;2014年04期
8 陈将飞;马雪;盖增鑫;李雯雯;董巧香;;雷帕霉素(RAP)对斑马鱼胚胎的发育、运动行为和免疫毒性的影响[J];环境化学;2014年04期
9 夏继刚;牛翠娟;孙麓垠;;PFOS对斑马鱼胚胎及仔鱼的生态毒理效应[J];生态学报;2013年23期
10 黄越;倪文庆;王宵玲;吴库生;;斑马鱼在生殖毒性评价中的应用[J];汕头大学医学院学报;2013年03期
相关会议论文 前2条
1 郭胜亚;周娟;张勇;李春启;;斑马鱼模型体内评价维拉帕米的心血管毒性[A];2015年（第五届）药物毒理学年会论文集[C];2015年
2 张利军;苑晓燕;史慧勤;郭家彬;赵君;彭双清;;模式生物斑马鱼在心血管毒性研究中的应用[A];第十届中国实验动物科学年会论文集[C];2012年
相关博士学位论文 前4条
1 杨叶;典型拟除虫菊酯杀虫剂和典型重金属对斑马鱼的联合毒性研究[D];浙江大学;2015年
2 殷健;重金属对斑马鱼的毒性效应及作用机制研究[D];北京协和医学院;2014年
3 张利军;斑马鱼心脏毒性评价模型的建立及美托洛尔心脏毒性作用机制研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2012年
4 史慧勤;药物神经毒性评价斑马鱼模型的建立及氯胺酮神经发育毒性机制研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2012年
相关硕士学位论文 前3条
1 蒲韵竹;斑马鱼阿尔茨海默病动物模型的建立[D];西南大学;2013年
2 刘寒;类二VA英多氯联苯PCB126对斑马鱼胚胎的发育毒性机理[D];广东海洋大学;2012年
3 张静;环境激素对斑马鱼免疫相关基因表达的影响[D];山东师范大学;2012年
，本文编号：1583358
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/1583358.html
