本文選題：斑馬魚　切入點：TBBPA　出處：《華東理工大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：四溴雙酚A(TBBPA)是目前使用量最大的溴系阻燃劑,已在環(huán)境各種介質、生物和人體中普遍檢出。TBBPA對哺乳動物和水生生物具有發(fā)育、細胞、免疫、生殖、神經和內分泌等方面的毒性效應。前期研究結果和文獻調研均發(fā)現(xiàn),TBBPA可引起神經損傷和運動行為的改變,但是各位學者的研究結果吻合度不高且缺乏作用機制的闡釋。斑馬魚胚胎發(fā)育快、體外受精、胚胎透明、解剖結構和遺傳信息與哺乳類高度同源,已經廣泛應用于環(huán)境毒理學研究中。處于發(fā)育期的神經系統(tǒng)對污染物高度易感,故本文選擇具有獨特優(yōu)勢的斑馬魚模式生物,系統(tǒng)地研究急性TBBPA暴露對斑馬魚胚胎的神經行為毒性效應及其作用機制；并用環(huán)境低劑量長期暴露揭示TBBPA對斑馬魚在不同時期的發(fā)育和神經行為毒性,評估其對環(huán)境安全的風險。在急性短期TBBPA暴露實驗中發(fā)現(xiàn),TBBPA在8-48hpf窗口暴露與在48-96hpf窗口暴露相比,可引起畸形率和死亡率依劑量顯著增加。對仔魚不同行為分析發(fā)現(xiàn),5μMTBBPA在8-48hpf暴露與在48-96hpf暴露相比可引起：5dpf仔魚運動速度的顯著下調,10dpf黑白區(qū)域探索中仔魚在白區(qū)域滯留時間顯著增加,1ldpf魚群Shoaling中仔魚離散程度顯著增加和12dpf鏡面攻擊中仔魚攻擊鏡面次數(shù)顯著增加。由此可見8-48hpf為TBBPA敏感而特異的發(fā)育和神經行為毒性的窗口期,且5μM濃度是效應獲得與生物學和分子學研究的合適暴露劑量。急性暴露TBBPA神經毒性作用機制的研究主要通過含量檢測、生物學變化和差異表達基因及影響的信息通路分析等方面進行探討。對暴露胚胎體內TBBPA含量檢測發(fā)現(xiàn),斑馬魚胚胎能快速的吸收和積累TBBPA,當脫毒后,TBBPA的含量顯著下降；對暴露水體中TBBPA含量的檢測發(fā)現(xiàn),8-48hpf窗口暴露后,暴露水體中TBBPA含量下降了39%。由此可知TBBPA在斑馬魚胚胎中易吸收,易排出。進一步對生物學指標的研究發(fā)現(xiàn),5μM TBBPA窗口期暴露后,在24hpf吖啶橙染色分析表明它能顯著增加胚胎在頭部和尾部的細胞凋亡數(shù)量；在24hpf轉基因Islet和48hpf轉基因NBT研究中,發(fā)現(xiàn)運動神經元發(fā)育遲緩；在72hpf免疫組化監(jiān)測F59抗體表達,發(fā)現(xiàn)受試胚胎肌肉纖維排列紊亂。最后用RNA-Seq探索TBBPA引起的差異表達基因發(fā)現(xiàn),5μM TBBPA在8-48hpf暴露可導致總共1969個差異表達的基因(P＜0.05; FDR0.05:變化倍數(shù)1.5倍)；信號通路分析發(fā)現(xiàn),神經發(fā)育、肌肉纖維收縮、細胞外基質分解和組織等生物學過程均具有顯著改變,與細胞凋亡、運動神經元和肌肉發(fā)育異常相一致；另外研究發(fā)現(xiàn)二磷酸葡萄糖醛酸轉移酶(UGTs)的一系列基因(ugt1a7, ugt2b5, ugt2b3, ugt2a3,ugt5b4, ugt5b6)均顯著上調,由此推測TBBPA暴露引起UGTs表達上調后,可降解體內的甲狀腺素(T4),進而起到擾亂內分泌的作用,最終導致神經行為毒性。在環(huán)境低劑量慢性暴露下,研究了TBBPA對斑馬魚的發(fā)育和神經行為毒性。即0、5、50nM TBBPA三個組水體暴露于斑馬魚(出生當天持續(xù)暴露至五月齡),之后脫毒飼養(yǎng)四個月。對仔魚期進行與急性暴露實驗基本相同的各種行為運動的檢測,在九月齡時,對三個組別斑馬魚的存活率、性比、體長體重及生長因子進行發(fā)育毒性評價,并分別對雌雄成體斑馬魚進行自由游泳運動分析、光暗刺激下游泳運動分析和鏡面攻擊分析,評價其神經行為毒性。與急性窗口暴露作用相反,低劑量TBBPA暴露可引起5dpf仔魚運動速度顯著上調,10dpf黑白區(qū)域探索中仔魚在白區(qū)域滯留時間顯著減少,11dpf魚群Shoaling中仔魚離散程度顯著降低和12dpf鏡面攻擊中仔魚攻擊次數(shù)顯著下降。發(fā)育至九月齡,斑馬魚體長和體重均有一定下降,但是整體的生長因子沒有顯著性差異,且TBBPA暴露后斑馬魚具有一定的雌性化趨勢,但是沒有顯著性。與仔魚期運動行為結果一致,成魚游泳速度分析發(fā)現(xiàn),雌魚和雄魚暴露后運動速度均顯著上調,且中速運動的時間比例與對照相比顯著減少,而高速運動的時間比例與對照相比顯著增加。光暗周期交替刺激下,TBBPA暴露的雌魚和雄魚均表現(xiàn)出運動速度顯著上調的趨勢。鏡面攻擊評價成魚社會行為的分析發(fā)現(xiàn)只有50nM TBBPA暴露雄魚攻擊鏡面的次數(shù)明顯增加,雌性的影響無顯著性。總的來說,TBBPA慢性暴露對雄魚成體期運動行為和鏡面攻擊社會行為的影響比雌魚的影響大。綜上所述,發(fā)育早期TBBPA敏感窗口期急性暴露可引起斑馬魚胚胎特異的發(fā)育和神經行為毒性,TBBPA在斑馬魚胚胎中易吸收,易排出,TBBPA暴露引起胚胎發(fā)育早期神經相關生物學改變、神經相關各種分子和信號通路的改變。環(huán)境低劑量長期暴露TBBPA可引起仔魚和成體期斑馬魚發(fā)育和神經行為毒性。比較發(fā)現(xiàn),TBBPA在不同暴露劑量和不同發(fā)育時期對斑馬魚的神經毒性效應不同,這也驗證了TBBPA具有非單調依劑量大小產生毒性的特性。研究結果提示TBBPA暴露對水生生物具有很強的神經行為毒性,對環(huán)境安全具有較高風險。
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【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X171.5

【參考文獻】

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本文編號：1583358