【摘要】：在電鍍行業(yè),特別是鍍鉻工藝中,普遍采用全氟辛烷磺酸鹽(PFOS)作為酸霧和鉻霧抑制劑。近年來,隨著PFOS在全球范圍內(nèi)的進一步限制甚至禁用,全氟烷基醚磺酸鹽(F-53B)作為PFOS的替代品在電鍍行業(yè)得到廣泛使用。2009年,F-53B在我國電鍍行業(yè)的使用量達20~30噸,而目前我國對F-53B缺乏專門的排放要求和有效減量化處理措施,因此幾乎所有的電鍍企業(yè)都未對F-53B進行減量處理,最終導(dǎo)致其大部分進入了水環(huán)境中。鑒于F-53B在環(huán)境介質(zhì)中頻頻檢測出且具有較高的生物富集能力,因此,迫切需要對F-53B的水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險進行科學(xué)評估。本研究以斑馬魚為模式生物,以液相色譜-高分辨質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS/MS)為檢測手段,建立了斑馬魚體內(nèi)F-53B高靈敏分析方法;進一步地,對斑馬魚胚胎的發(fā)育毒性,甲狀腺內(nèi)分泌干擾效應(yīng)和氧化應(yīng)激及其作用機制進行了深入研究。主要結(jié)論如下:(1)以LC-MS/MS為檢測手段,將Eclipase Plus C_(18)(1.8μm×2.1mm×50mm,Agilent,USA)色譜柱首次成功運用于檢測斑馬魚幼魚和成魚組織中F-53B的含量測定,建立了F-53B的高靈敏分析方法。以選擇反應(yīng)監(jiān)測(MRM)負離子模式,優(yōu)化確定F-53B和PFOS的相關(guān)特征參數(shù),指出碎裂電壓分別為160 V和100 V,碰撞電壓分別為30 eV和70 eV,測量的質(zhì)荷比(m/z)分別為530.8和498.8,特征離子質(zhì)荷比(m/z)分別351.0和79.9。根據(jù)外標法和內(nèi)標法的相關(guān)系數(shù)(R~2)0.9999和0.9997可知,F-53B在測定范圍內(nèi),均有較好的線性關(guān)系。通過對精密度和回收率結(jié)果表明,低、中、高(10,100,500μg/L)三個濃度梯度的精密度(RSD,relative standard deviation,相對標準偏差)分別為2.53%、3.83%和1.88%,對應(yīng)回收率分別為86.13±1.28%、90.40±2.86%和89.67±3.10%,由于RSD均小于5%和回收率均大于85%,判斷其符合生物樣本定量分析的一般要求。(2)F-53B屬于中度毒性物質(zhì),對斑馬魚胚胎和幼魚的急性致死性均表現(xiàn)出時間效應(yīng),72 h-LC_(50)分別為18.43 mg/L和13.09 mg/L,對應(yīng)95%置信區(qū)間分別為15.81~22.59 mg/L和6.59~17.43 mg/L,說明對F-53B敏感性:幼魚胚胎。(3)經(jīng)10 ug/L和100 ug/L F-53B暴露后,幼魚和成魚(雌/雄)體內(nèi)F-53B的吸收量與暴露時間成正相關(guān)關(guān)系。在暴露階段,于幼魚而言,在低、高濃度下,體內(nèi)F-53B的含量(濕重,下同)分別達2.359 mg/kg和23.046 mg/kg,對應(yīng)48 h的生物富集因子log_(10)BCF_(48h)值介于2.659到2.693之間,消除速率常數(shù)(k)介于0.00268 h~(-1)和0.00287 h~(-1),對應(yīng)的半衰期相應(yīng)的介于241.5 h到258.6 h之間。于成年斑馬魚而言:吸收階段(0~7 d),各組織中F-53B含量與暴露時間呈正相關(guān)關(guān)系,但未達到富集飽和狀態(tài);消除階段(7~12 d),各組織中F-53B含量隨著消除時間逐漸降低。此外,斑馬魚對F-53B的作用,呈現(xiàn)出性別和組織特異性差異現(xiàn)象,即:富集能力:雄魚雌魚;雌魚一致表現(xiàn)為:性腺肝臟鰓腦;雄魚一致表現(xiàn)為:肝臟鰓性腺腦。在低、高濃度暴露組中,F-53B富集的最高器官分別是雌魚性腺(分別為5.42和59.19 mg/kg)和雄魚肝臟(分別為8.98和116.24 mg/kg)。由此推測出,肝臟是F-53B在斑馬魚體內(nèi)富集的最主要部位之一,鰓因其具有較大的表面積也表現(xiàn)出對F-53B較高的富集潛力。(4)用T-screen檢測GH_3細胞顯示,F-53B以劑量依賴的方式促進細胞增殖,表明F-53B具有高的甲狀腺激素受體(TR)激動活性。通過對斑馬魚幼魚的激素、基因、Western Blot、同源模建和分子對接等相關(guān)實驗結(jié)果說明:F-53B暴露誘發(fā)了顯著的發(fā)育抑制,在吸收階段,對于四碘甲狀腺原氨酸(T_4),表現(xiàn)出顯著性升高;對于三碘甲腺原氨酸(T_3),觀察到增加趨勢,但沒有顯著差異;在蛋白表達方面,甲狀腺球蛋白(TG)水平降低,而甲狀腺轉(zhuǎn)運蛋白(TTR)則顯著上調(diào);與下丘腦-垂體-甲狀腺軸(HPT軸)相關(guān)的大部分基因(crh,tshβ,trβ,dio1,dio2,nis,nkx2.1和pax8等),轉(zhuǎn)錄水平均下調(diào);在消除階段,T_4水平顯著增加,TG蛋白水平和基因轉(zhuǎn)錄也呈現(xiàn)顯著上調(diào)現(xiàn)象,TTR沒顯著變化。采取分子對接的計算機模擬法,分析得到zfTTR/F-53B這種復(fù)合物骨架原子的平均均方根偏差(RMSD)為2.31?,且整個系統(tǒng)在10 ns仿真后達到動態(tài)平衡;揭示F-53B與TTR蛋白結(jié)合,實質(zhì)上主要是三個氫鍵與Lys123和Lys115結(jié)合。通過對zfTTR/F-53B的定量評估可知,其結(jié)合自由能△G_(bind)為-7.36 kcal/mol,且靜電能是驅(qū)動F-53B與zfTTR結(jié)合的主要貢獻者。而在分解得到的Leu8、Leu101、Val112、Lys115、Leu125、Pro132、Leu218和Val229等殘基中,Leu125是F-53B結(jié)合到zfTTR上最重要的一個殘基。通過體內(nèi)、體外和計算機模擬的結(jié)果表明:F-53B會干擾甲狀腺內(nèi)分泌系統(tǒng),且在消除階段,該效應(yīng)不能恢復(fù)。(5)F-53B對斑馬魚幼魚和成魚抗氧化酶系統(tǒng)的影響顯示,吸收期,MDA和GSH含量均有所下降,且與暴露濃度呈負相關(guān)關(guān)系;CAT、SOD、CuZn-SOD和GSH-ST的活性均被抑制,且隨著暴露濃度增加,被抑制作用越明顯;而GSH-Px活性均被誘導(dǎo),且與暴露濃度呈正相關(guān)關(guān)系。在消除期,MDA和GSH含量有所上調(diào),但仍低于對照組;CAT、SOD、CuZn-SOD和GSH-ST這四種酶的活性均有所回升,但整體上仍低于對照組;而GSH-Px活性的被誘導(dǎo)作用有所回下調(diào),但整體上仍高于對照組�？梢�,F-53B在機體中的積累會對斑馬魚抗氧化系統(tǒng)產(chǎn)生不利效應(yīng),對組織功能和細胞的活力產(chǎn)生影響,進而引起多種后續(xù)不利的環(huán)境效應(yīng),因此,需引起我們的足夠重視。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X171.5;X781.1
【圖文】：

及目的和意義酸鹽（perfluorooctane sulfonate，PFOS）廣泛運藝中，PFOS 是酸霧抑制劑和鉻霧抑制劑的重要年來，關(guān)于 PFOS 所帶來的環(huán)境問題日益突出，業(yè)的使用受到限制甚至禁止使用。這種限制使替代品的高度重視，隨著帶來的相關(guān)的研究、生形成明顯對比的是對替代品的環(huán)境行為、生物不夠。因此，關(guān)于 PFOS 替代品的環(huán)境行為和相、研究熱點�；鸦撬猁}（6:2 Chlorinated polyfluorinated e名 F-53B）作為 PFOS 的一種重要的替代品，其在如圖 1.1 所示。

第 1 章 緒論氧化還原酶（Prx）等轉(zhuǎn)變?yōu)?H2O 和氧原子。H2O2是一種小的、不帶電荷和能夠自由擴散的分子，在細胞受到外界刺激時，能迅速的生成和降解。同樣，也有研究表明，H2O2是細胞內(nèi)廣泛存在的信號分子，它參與了細胞內(nèi)的許多分子活動，包括鈣依賴的蛋白磷酸化、蛋白絡(luò)氨酸磷酸化、電壓門 K+通道、鈣離子的流入和流出等。這些細胞活動在細胞生長、增殖、發(fā)育、分化、衰老和凋亡以及許多生理和病理過程有非常重要的作用。對此，近期有研究指出，F(xiàn)-53B 會導(dǎo)致斑馬魚胚胎孵化延遲、畸形率增加并降低存活率[55]，然而，關(guān)于 F-53B 誘導(dǎo)產(chǎn)生這些發(fā)育毒性的作用機制，卻尚未闡明。Shi 等[69]就研究指出，引起胚胎發(fā)育毒性的主要原因很可能就是氧化損傷造成。正常生理情況下，生物體可通過自身抗氧化防御系統(tǒng)清除由外源有毒物質(zhì)誘導(dǎo)產(chǎn)生的氧自由基，起到保護機體的作用；但是一旦 ROS 產(chǎn)生量超出機體自身的清除能力時，就會對機體產(chǎn)生氧化損傷。

圖 1.3 下丘腦-垂體-甲狀腺軸Fig1.3 The hypothalamic-pituitary-thyroid axis在魚類中，HPT 軸調(diào)控著甲狀腺內(nèi)分泌系統(tǒng)功能，其主要是通過調(diào)節(jié)甲狀腺激素的合成、分泌、轉(zhuǎn)運及代謝來實現(xiàn)調(diào)控甲狀腺激素生物動力學(xué)效應(yīng)[81]。這與其它動物下丘腦分泌甲狀腺激素釋放激素（thyrotropin releasing hormone，TRH）不同的是，魚類通過下丘腦合成促腎上腺激素釋放激素（corticotropinreleasing hormone，CRH），釋放到垂體，刺激垂體產(chǎn)生和釋放促甲狀腺激素（thyroid stimulating hormone，TSH），TSH 作用于甲狀腺促進甲狀腺激素（THs）的合成。鑒于 THs 在脊椎動物正常發(fā)育和生理功能中的關(guān)鍵作用，通過鑒別可能對甲狀腺功能和 TH 信號傳遞產(chǎn)生不利影響的環(huán)境化學(xué)物質(zhì)，并評估其對動物和人類的風(fēng)險顯得至關(guān)重要。當前，針對甲狀腺內(nèi)分泌干擾物（THDCs）的分子機理研究，主要是集中在甲狀腺激素受體水平和甲狀腺激素轉(zhuǎn)運水平等兩方面[58,59]。彭開良等[82]研究指出，過氯酸氨（AP）可以通過抑制 TPO 基因的表達反饋性地引起促甲狀腺激素水平升高。BROWN 等[83]的研究也證實，TPO 活性的抑制會阻礙甲狀腺激素的

【參考文獻】

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1 劉冉;曹志會;趙月;王冰;沈洪艷;楊杰頻;;PFOA和PFOS對大型蚤急性毒性試驗研究[J];安全與環(huán)境工程;2015年04期

2 杜佳;王樹濤;劉征;尤宏;;全氟辛烷磺酸鉀(PFOS)和納米氧化鋅(Nano-ZnO)單獨與聯(lián)合暴露對斑馬魚胚胎的氧化損傷和細胞凋亡的影響[J];生態(tài)毒理學(xué)報;2015年03期

3 何建麗;彭濤;謝潔;代漢慧;陳冬東;岳振峰;范春林;李存;;高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定動物肝臟中20種全氟烷基類化合物[J];分析化學(xué);2015年01期

4 任肖敏;張連營;郭良宏;;多溴聯(lián)苯醚和全氟烷基酸的分子毒理機制研究[J];環(huán)境化學(xué);2014年10期

5 江敏;袁璐瑤;;全氟辛烷磺酸(PFOS)的環(huán)境污染及生態(tài)毒性研究進展[J];安全與環(huán)境學(xué)報;2014年04期

6 端正花;王勛功;王華;李寧濤;朱琳;;全氟辛烷羧酸(PFOA)與全氟辛烷磺酸(PFOS)的細胞毒性效應(yīng)[J];生態(tài)毒理學(xué)報;2014年02期

7 藍芳;馮沙;沈金燦;吳曉萍;岳振峰;;高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定葡萄酒中14種全氟化合物[J];分析化學(xué);2013年12期

8 劉曉暉;胡宏;李雙月;邵靜;劉薇;金一和;;全氟辛烷磺酸神經(jīng)發(fā)育毒性機制研究進展[J];生態(tài)毒理學(xué)報;2013年05期

9 郭萌萌;吳海燕;李兆新;譚志軍;翟毓秀;;超快速液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測水產(chǎn)品中23種全氟烷基化合物[J];分析化學(xué);2013年09期

10 陳清武;張鴻;柴之芳;沈金燦;楊波;;深圳市沿岸表層海水中全氟化合物的殘留特征及其分布規(guī)律[J];環(huán)境科學(xué);2012年06期

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1 杜佳;全氟辛烷基磺酸與納米氧化鋅對斑馬魚聯(lián)合毒性效應(yīng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

2 穆希巖;苯醚甲環(huán)唑?qū)Π唏R魚毒性及作用機制研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

3 涂文清;幾種典型污染物對斑馬魚的甲狀腺干擾效應(yīng)[D];浙江工業(yè)大學(xué);2014年

4 張帆;應(yīng)用LC-MS/MS分析抗生素在斑馬魚體內(nèi)的吸收研究[D];北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院;2014年

5 袁永娜;QSPR/QSAR在化學(xué)、藥物化學(xué)和環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用研究[D];蘭州大學(xué);2010年

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2 李闖修;F-53B和OBS等多/全氟化合物在典型區(qū)域的污染特征研究[D];青島理工大學(xué);2016年

3 舒啟超;抑制性谷氨酸受體（IGluRs）的同源模建及分子對接[D];武漢工程大學(xué);2016年

4 薛文娟;氟對斑馬魚下丘腦—垂體—甲狀腺軸干擾效應(yīng)的研究[D];山西農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

5 陸美婭;雌激素受體ER和甲狀腺激素受體TR介導(dǎo)的典型環(huán)境內(nèi)分泌干擾物效應(yīng)研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

6 陳藝紅;PFOS和PFOA對斑馬魚胚胎的毒性研究[D];大連海事大學(xué);2012年

本文編號：2784883