硒对高效氯氰菊酯致小鼠肝损伤修复作用机理的研究

发布时间：2020-04-11 11:35

【摘要】：高效氯氰菊酯(beta-cypermethrin,β-CYP)是目前人工合成的八十种拟除虫菊酯类杀虫剂中的一种,通过对动物神经细胞膜上的钠通道和钾通道起作用扰乱正常的神经信号传导,从而导致农田中的鳞翅目害虫痉挛抽搐死亡。目前,β-CYP的市场占有量在拟除虫菊酯中居首位。由于β-CYP在农业上的用量巨大,不仅对周围的生态环境造成不良影响,而且还会在农产品及附近的水体中蓄积,对动物和人造成潜在的危害。硒(selenium,Se)为机体必需的微量元素之一,在自然界中通常以无机硒和有机硒两种形式存在,它在动物体的生长发育、生殖免疫等方面均发挥着重要的作用。对动物体来说,Se的最适摄入量在一定范围之内,过低或过高均不利于健康。目前有关降低或消除β-CYP毒性方面的研究大多是探讨其残留对机体造成的危害,从自然界中寻找具有分解β-CYP能力的降解菌。但针对β-CYP在动物体内的毒害损伤修复作用的研究却很少,尤其是Se对β-CYP致肝损伤的恢复效果尚未见报道,且Se对β-CYP致肝损伤的转录组学方面更没有人探讨过。本研究通过无机硒(Na_2SeO_3)和有机硒(Se-SP)分别对β-CYP染毒的小鼠肝损伤修复作用的研究,探讨不同形式的Se对β-CYP导致的肝损伤具有恢复效果及分子机制,为合理利用Se在肝损伤方面的修复作用奠定理论基础。主要内容包括以下几个方面:1.Se对β-CYP致小鼠肝损伤修复的肝脏指数影响与空白对照组相比,β-CYP损伤组肝脏指数升高,肝脏出现了肿大现象。与β-CYP损伤组相比,Na_2SeO_3和Se-SP均有降低肝脏指数的作用,Se最适浓度为50g/kg。2.Se对β-CYP导致小鼠肝损伤修复的抗氧化指标的影响Se作为谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性中心,它的浓度提高有促进GSH-Px合成的作用,同时Se与总超氧化物歧化酶(SOD)中必需的铜和锌等金属元素在动物体中具有协同促进吸收的作用,氧化损伤后脂质过氧化物(MDA)浓度会升高。因此,SOD、GSH-Px和MDA的浓度可以反映细胞内抗氧化能力强弱。通过对肝组织检测,我们发现在β-CYP损伤组中的SOD、GSH-Px活性比空白对照组下降,而MDA浓度则上升。损伤产生的原因是β-CYP使细胞中的活性氧簇(ROS)水平升高,过氧化生物膜中的脂类生成更多的MDA,导致氧化应激酶促系统压力过大,酶活降低。在修复组中,Na_2SeO_3对GSH-Px浓度回升的最适Se浓度为100μg/kg,SOD浓度上升和MDA浓度下降的最适Se浓度均为50μg/kg。3.Se对β-CYP导致小鼠肝损伤修复的肝功能指标的影响在β-CYP损伤组中,肝组织内的谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)酶活降低,是因为β-CYP生成的大量ROS攻击生物膜致内容物外泄所致。胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)和同型半胱氨酸(Hcy)浓度则由于过氧化效应降低了多种脂肪酶的活性而上升。肝组织病理切片观察发现:损伤组的肝细胞出现空泡化,细胞核缺失乃至细胞凋亡等现象。Se浓度为5μg/kg的Na_2SeO_3是升高肝细胞内的ALT、AST且降低TC水平的最佳浓度,而Se浓度为100μg/kg的Na_2SeO_3是降低TG水平的最佳浓度;Se浓度为500μg/kg的Se-SP是升高ALT、AST且降低TG、Hcy水平的最佳浓度,而降低TC浓度的Se-SP最佳Se浓度仅为25μg/kg。说明了SP本身所含的营养成分对肝损伤有恢复作用,Na_2SeO_3和Se-SP均有修复肝功能指标的作用且后者修复能力更显著。4.Se对β-CYP导致小鼠肝损伤修复的转录组学分析通过对小鼠肝组织进行mRNA高通量测序、GO功能分析、qPCR等方法,我们筛选并成功验证出9个显著性差异表达基因:Cyp2b10、Cyp3a13、Cyp2j11在β-CYP损伤组中表达量显著上升,在修复组中均显著下降且Se-SP导致这3个基因下降幅度比Na_2SeO_3下降幅度更大;而Cyp26b1、Gm13305、Stat4、Retsat、Socs2、Dhrs9在β-CYP损伤组中表达量显著下降,在修复组中均有不同程度的上调且Se-SP导致其中的Gm 13305、Socs2和Dhrs9基因表达上升幅度比Na_2SeO_3回升幅度更大,说明Se-SP对基因的调节作用比Na_2SeO_3更强。通过pathway分析,我们筛选出亚油酸代谢通路、Jak-STAT信号通路、视黄醇代谢通路与这些基因密切相关。综上,β-CYP及其代谢产物通过亚油酸通路影响肝细胞膜的通透性,导致胞内ALT、AST浓度下降,TC、TG浓度升高;同时使MDA升高,抗氧化酶SOD、GSH-Px酶活下降;β-CYP氧化损伤破坏核结构完整性,通过抑制JAK-STAT信号通路从而促进细胞凋亡:通过抑制视黄醇代谢通路影响细胞生存。补硒后能够逆转上述通路造成的影响,促进肝损伤的恢复。无机硒与有机硒比较发现:Se-SP修复效果不仅比SP好,更优于Na_2SeO_3。
【图文】：

１．１．１高效氯氰菊酯简介逡逑高效l#氰菊酯（ｂｅｔａ－ｃｙｐｅｍｉｅｔｈｒｉｎ，（３－ＣＹＰ），又有人称Ｋ为戊酸氰醚酯，化逡逑学结构简式如图１。它的别名是２，２－二ＩＰ基－３－邋（２，，２－二氯乙烯基）环闪烷羧酸－ｃｔ－逡逑ｍ基－（３－苯氧基）苄酯，属于拟除虫菊酷类杀虫剂，呈或乳白色的结晶或逡逑粉末，不易溶于水，却很容易溶解于芳香烃和酯类中，在ｐ丨匕７的室温环境下比逡逑较稳定。工业及农业上通常将Ｐ－ＣＹＰ纯品通过乳化剂等溶剂制成５％的Ｐ－ＣＹＰ乳逡逑汕用于生产实践ｍ。其实，早在两千多年前我国对天然杀虫剂就有应⑴，像《周逡逑礼》中的“焚牡菊，以灰洒之”；西方古文明中有人用藜芦来防治田间的害虫【２］。逡逑不过，当时的人们虽然知道天然植物成分具有杀虫的作用，ｆｉ．足其原理和作川方逡逑式尚不明确。直到十九ｌｉｉ纪，人们才逐渐从大Ｍ实验屮对其作川机理Ｋ？始有丫一逡逑些丫解和探尜，继而根据天然除虫菊素的化学结构将菊酰氯等原材料Ｍ过各种高逡逑效他化剂合成高效氯Ｍ菊酷原药｜３４１。逡逑Ｈ逦Ｈ邋（／？）－ａｌｃｏｈｃＨ邋（ＩＳ）－ｃｉｓ－ａｃｉｄ邋Ｃｌ逦Ｈ逦（Ｒ）邋ａｔｃｏｂｏｌ邋0Ｓ）－ｆｒａｒ７５－ａａｄ逡逑＼邋ＣＨｘ／逦／逡逑Ｃ１、邋Ｈａ逦

对照组升高了邋１１．３６％邋（Ｐ＞０．０５）差异无统计学意义，有轻微肝肿胀的趋势；单逡逑独加不同浓度梯度的Ｎａ２Ｓｅ０３组中，肝脏指数与空白对照组几乎无差异；用不同逡逑浓度梯度的Ｎａ２Ｓｅ０３对ｐ－ＣＹＰ损伤小鼠进行修复，从图３中可以发现，当以浓度逡逑为５０（ｉｇ／ｋｇ邋Ｓｅ修复时，小鼠肝脏指数与正常状态下的空白组最接近，而其他浓度逡逑Ｓｅ也有一定的修复作用但效果较５0ｎｇ／ｋｇ的差一些。所以，无机形式的Ｓｅ对逡逑Ｐ－ＣＹＰ损伤的小鼠肝脏指数有修复作川Ｕ邋５0ｎｇ／ｋｇ的Ｓｅ浓度修复效果最佳。逡逑６－逡逑－ｉ逦＾逦＾逦ｒ１］逡逑ｒ邋４－逡逑０逡逑Ｘ逡逑１逦２－逡逑图３邋Ｎａ２Ｓｅ０３对肝脏指数的影响逡逑Ｆｉｇ．邋３邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋Ｎａ：Ｓｅ0３邋ｏｎ邋ｉｎｄｅｘｅｓ邋ｏｆ邋ｌｉｖｅｒ逡逑３．１．２逦Ｎａ２Ｓｅ0３对肝损伤小鼠肝功能指标的影响逡逑为了探究肝脏抗氧化的能力，我们测定了小鼠肝组织内的ＳＯＤ、ＧＳＨ－Ｐｘ和逡逑１４逡逑
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R114

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本文编号：2623542