胚胎期多氯联苯暴露对斑马鱼骨骼发育的影响

发布时间：2019-01-17 13:08

【摘要】：环境化学污染物对人体的危害日益受到人们的重视。随着环境污染的加重,儿童生长发育过程中各类相关疾病的发病率也在逐年增高。多氯联苯(polychlorinated biphenyls, PCBs)作为一种全球性环境化学污染物,具有高毒性、半挥发性、长期残留性和生物蓄积性等特点,对儿童生长发育尤其是骨骼发育的影响正日益受到关注。斑马鱼是一类新兴的模式动物,它们操作起来比较便利,价格便宜,在基因组学上与人类相差不大,而且其重要器官即使出现畸形也能存活很长时间。斑马鱼非常适合用来研究骨骼系统的发育,它们也具有人类一样的软骨化骨过程,而且它们的骨骼呈片状分布,与人类的骨单位类似,这提示我们斑马鱼骨骼的矿化过程和微观结构与人类骨骼的哈弗氏结构类似。这使得斑马鱼成为研究骨骼钙化及各种骨科疾病的热门模型。脊椎动物骨骼系统的发育过程中,BMPs (Bone morphogenetic protein,骨形态生成蛋白)家族基因在编码转录因子,传递信号及调节相关组织的生长、分化方面有着重要的作用,其中BMP-2和BMP-4在骨骼发育的过程中起到至关重要的作用。此外,VDR (vitamin D receptor,维生素D受体)、PTH (Parathyroid Hormone甲状旁腺素)、TRPV6(Transient Receptor Potential Vanilloid,瞬态感受器阳离子电压通道)在骨骼的发育、矿化以及调节Ca2+重吸收的过程中有着重要的意义。本研究拟以斑马鱼为模式动物,将其胚胎暴露于含有多氯联苯(PCB1254)的培养液中,观察斑马鱼脊柱发育的形态变化,并测量其整体的钙含量及相关基因(BMP-2、BMP-4、PTH、VDR、TRPV6)的改变,以探讨胚胎期多氯联苯暴露对斑马鱼骨骼生长、发育及钙化的影响。第一部分胚胎期多氯联苯暴露对斑马鱼生存率、脊柱畸形率的影响目的：探讨环境有机污染物多氯联苯暴露对斑马鱼生存率及骨骼发育形态学的影响。方法：以斑马鱼为模式生物,配制1mg/L.0.5mg/L、0.125mg/L3个不同浓度的多氯联苯(PCB1254)培养液,对斑马鱼胚胎进行暴露处理,同时设空白对照和0.01%甲醇对照组。观察受精后24、48、72、96和120小时的胚胎发育情况,并计算各组斑马鱼胚胎及幼鱼的存活率、畸形率。收集受精后120小时的斑马鱼幼鱼,通过光学显微镜观察各组斑马鱼骨骼发育形态学的变化。结果：1、0.125mg/L PCB1254暴露对斑马鱼胚胎发育无明显影响；0.5mg/L、1mg/L PCB1254暴露对斑马鱼胚胎发育具有一定的致死和致畸效应,随着多氯联苯浓度的升高,斑马鱼致畸率、死亡率明显升高,存在着明显的剂量-效应关系； 2、光镜：正常组、0.01%甲醇组及0.125mg/L PCB,254暴露组斑马鱼未见明显脊柱发育异常,但0.5和1.0mg/L PCB1254暴露组斑马鱼出现了明显的脊柱弯曲畸形。结论：多氯联苯暴露对斑马鱼生存率及幼鱼骨骼发育有着明显的毒害作用,提示我们必须加强对环境有机污染物的监测和控制。第二部分胚胎期多氯联苯暴露对斑马鱼整体钙含量及骨骼发育、钙磷代谢相关基因表达的影响目的：探讨多氯联苯暴露对斑马鱼整体钙含量及骨骼发育、钙磷代谢相关基因表达的影响。方法：以斑马鱼为模式生物,配制1mg/L、0.5mg/L、0.125mg/L3个不同浓度的多氯联苯对斑马鱼胚胎进行暴露处理,同时设空白对照和0.01%甲醇对照组。收集受精后120小时的斑马鱼幼鱼,应用原子吸收分光光度计测量各组斑马鱼的整体钙含量,同时利用荧光定量PCR技术(Real-time PCR)分别检测各组BMP-2、BMP-4、PTH、VDR、TRPV6mRNA的表达差异。结果：1、120hpf (hours post fertilization,受精后小时),1mg/L、0.5mg/L、0.125mg/L PCB1254暴露组的斑马鱼的钙含量与正常对照组相比明显下降(p0.05), 2、荧光定量PCR结果：1)120hpf,0.125mg/L、1mg/L PCB1254暴露组BMP-2、BMP-4mRNA表达与正常对照组相比均下调；2)120hpf, PCB1254暴露组VDR、PTH和TRVP6mRNA表达较对照组均明显上升(p0.05)。其中,PTH和TRPV6mRNA的表达与PCBs浓度的变化存在一定的剂量效应关系。结论：多氯联苯暴露对斑马鱼整体的钙含量以及骨骼发育、钙磷代谢相关基因有明显的影响,提示多氯联苯暴露对儿童骨骼发育可能造成一定的影响。
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【学位授予单位】：南京医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R725

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