BDE17及OH-BDE17暴露对斑马鱼幼鱼的运动行为效应

利用模式动物斑马鱼(Danio rerio)的运动行为实验,评价了在光照-黑暗周期刺激下BDE17(2,2',4-tribromodiphenyl ether)和4'-OH-BDE17(4'-Hydroxy-2,2',4-tribromodiphenyl ether)暴露对幼鱼运动行为效应,并利用分子对接技术和荧光素酶报告基因实验探讨了这两种化合物与斑马鱼视黄酸受体的相互作用关系,试图揭示运动行为效应的机制.BDE17暴露没有改变斑马鱼幼鱼的运动行为,而50μg·L-14'-OH-BDE17暴露却造成斑马鱼幼鱼在光照和黑暗条件下均出现运动活跃现象.分子对接结果表明,BDE17和4'-OH-BDE17与斑马鱼视黄酸受体的结合能力都不如视黄酸(Retinoic acid,RA)强.荧光素酶报告基因实验结果表明,与对照组相比,50μg·L-14'-OH-BDE17暴露组荧光素酶活性均显著增加(P0.05);而BDE17暴露组荧光素酶活性则无显著性差异.这表明4'-OH-BDE17通过直接与视黄酸受体(Retinoic acid receptors,RARs)结合来诱导视黄酸受体转录活性,而BDE17则不能直接与视黄酸受体发生相互作用.本研究结果表明4'-OH-BDE17暴露可能通过诱导视黄酸受体转录活性,干扰视黄酸动态平衡,造成神经系统发育损伤,进而改变斑马鱼幼鱼的运动行为,而BDE17暴露则不能.     

麻醉剂依托咪酯诱导斑马鱼幼鱼神经发育毒性

依托咪酯(etomidate, ET)在临床上常被用作麻醉剂。ET长期高剂量地使用会导致人类意识下降和认知障碍等负面效应。但ET对鱼类的神经毒性机制尚不清楚。在本文中,2 hpf (hours post-fertilization)的斑马鱼胚胎暴露于不同浓度ET (0.010、0.091、0.501、9.400、84.31和664.4μg·L^-1)至168 hpf。通过分析ET对斑马鱼胚胎生理发育、早期行为、细胞凋亡以及多巴胺(dopamine, DA)和γ氨基丁酸(gamma aminobutyric acid, GABA)通路相关基因转录表达水平的影响,评估其对斑马鱼幼鱼神经发育毒性。结果表明,664.4μg·L^-1 ET显著增大48 hpf和60 hpf斑马鱼胚胎孵化率。0.091μg·L^-1和0.501μg·L^-1 ET诱导168 hpf幼鱼体长减少。0.010、0.091、0.501、9.400、84.31和664.4μg·L^-1 ET增大48 hpf胚胎畸形评分。0...     

氯化石蜡急性暴露对斑马鱼胚胎发育的毒性效应

比较研究了8种商品化氯化石蜡(CPs)急性暴露对斑马鱼(Danio rerio)胚胎早期发育的影响.实验结果表明,浓度分别为1、5、10和20 mg.L-1的CPs暴露7 d后均不会造成斑马鱼胚胎死亡,对斑马鱼胚胎的孵化率也无明显影响,但部分商品化CPs暴露对斑马鱼幼鱼鱼鳔发育具有明显的致畸效应,且随着暴露浓度的升高,鱼鳔畸形率显著上升,存在着明显的剂量-效应关系;此外,4种未氯化的短链石蜡烃(C10—C13)暴露对斑马鱼胚胎发育没有明显的毒性.上述研究结果表明,CPs急性暴露可造成斑马鱼幼鱼鱼鳔发育畸形,而这种致畸效应与CPs的含氯量不相关,与CPs中未经氯化的短链石蜡烃也无相关性,CPs对鱼类胚胎早期发育的潜在毒性效应需要进一步关注.     

氯化镉暴露对斑马鱼幼鱼神经行为毒性作用

为探索低剂量镉持续暴露对斑马鱼胚胎和幼鱼神经发育的影响,将受精后36h(36hpf)的斑马鱼胚胎暴露于不同浓度氯化镉受试液中持续至受精后6d(6dpf)。在一般毒性观察的基础上,采用高通量视频跟踪技术检测了48孔板中幼鱼的自发运动能力和对外界刺激产生的惊恐反应及恢复能力。结果显示:在不引起外观形态明显改变的暴露剂量下幼鱼自发运动表现异常。其中,0.1～0.5μmol·L-1暴露组幼鱼自发运动增多、轨迹紊乱、刻板式转向运动增加、触壁活动减少;1.0μmol·L-1暴露组幼鱼出现运动抑制、静止和原地震颤等状态,幼鱼的自发运动距离与氯化镉浓度关系呈现剂量依赖性倒"U"型,这种行为毒性效应与乙醇急性暴露引起的运动效应相似。光照惊恐反射实验中,暴露组幼鱼对突发的光暗变化表现敏感或迟钝。在撤除光源后暗适应减慢或加快。以上结果说明,斑马鱼胚胎和幼鱼对氯化镉的神经发育毒性作用敏感,并且高通量的幼鱼神经行为学方法在外源性化学物的毒性评价中能够提高检测效率,具有良好的应用前景。     

氟啶胺对斑马鱼胚胎线粒体氧化磷酸化和多巴胺系统基因表达的干扰效应

杀菌剂氟啶胺是哺乳动物细胞中一种典型的线粒体氧化磷酸化解偶联试剂,极易在鱼体内富集,且对鱼类具有极高的毒性。本文测定了氟啶胺对斑马鱼(Danio rerio)胚胎的96 h半数致死浓度LC50值,并研究了该浓度下氟啶胺对斑马鱼胚胎线粒体呼吸耗氧速率和多巴胺神经通路中关键基因表达的干扰效应。氟啶胺对斑马鱼胚胎的96 h-LC50值为0.5μmol·L~(-1),该浓度下氟啶胺能够导致胚胎发生中轴骨骼发育不全和心脏水肿等畸形现象,这说明该杀菌剂对斑马鱼胚胎具有极高的毒性。在该浓度下,胚胎的基础呼吸速率和ATP产量均受到了显著抑制,这说明氟啶胺在斑马鱼细胞内同样具有解偶联活性,该杀菌剂能够干扰斑马鱼的线粒体氧化磷酸化过程。另外,LC50浓度氟啶胺还能够激活线粒体内锰超氧化物歧化酶基因(sod2)的表达,这说明氟啶胺能够引发线粒体内氧化自由基的产生,从而导致线粒体功能异常。由于多巴胺系统对线粒体能量产生和氧气消耗具有较高的敏感性,因此本文检测了斑马鱼体内多巴胺系统关键基因的转录水平。LC50浓度的氟啶胺能够显著抑制与多巴胺合成有关的酪氨酸羟化酶基因(th)和与多巴胺接收有关的多巴胺受体基因(drd2a)的转录水平,这说明斑马鱼在发育中多巴胺系统是氟啶胺引发神经疾病的有效靶位。一直以来氟啶胺在水环境中的残留是备受关注的环境问题,因此研究氟啶胺对斑马鱼胚胎的毒性作用机制具有重要意义。     

环境相关浓度铅暴露诱导斑马鱼仔鱼神经行为毒性

铅是公认的神经毒物,它的神经毒性是全世界备受关注的重要公共健康问题,特别是发育早期阶段铅暴露与神经行为变化之间的关联.斑马鱼被认为是研究发育早期阶段低浓度铅暴露诱导神经行为毒性的优良模式生物.因此,本研究以斑马鱼胚胎/仔鱼为研究对象,利用Zebrabox建立的行为学效应测试方法,包括运动行为、转动行为和社交行为,系统评价发育早期阶段环境相关浓度(以电子废弃物拆解场地为例)铅暴露的神经行为毒性效应.发育正常的斑马鱼胚胎暴露在浓度为0、5、10、20μg·L~(-1)铅暴露液中直至6 dpf.铅暴露对斑马鱼胚胎/仔鱼具有发育毒性作用,包括孵化率和存活率下降,卵黄囊肿、心包囊肿和脊柱弯曲等畸形现象.在光照条件下,铅暴露对斑马鱼仔鱼的运行行为和转向行为并未产生显著影响;但是在黑暗条件下,20μg·L~(-1)铅暴露后斑马鱼仔鱼运动距离和总转向次数均显著下降,但是其行进路径角度和偏转偏好却无变化.与运动行为和转向行为不同,在黑暗条件下,铅暴露对斑马鱼仔鱼的社交行为并未产生显著影响;但在光照条件下20μg·L~(-1)铅暴露却显著改变了仔鱼的社交次数.本研究结果表明,行为学指标不仅具备足够的灵敏度可用于指示电子废弃物拆解场地铅污染的潜在风险,还能更好地服务于人类健康早期预警的需求.     

磷酸三苯酯对斑马鱼早期生命阶段的神经毒性研究

磷酸三苯酯(triphenyl phosphate,TPP)作为多溴联苯醚类阻燃剂的替代产品,是一类生产和需求量均相当高的有机磷酸酯类阻燃剂,目前已在多种环境介质以及生物体内均有不同程度检出。由于结构和有机磷农药具有相似性,其对生物的神经毒性值得关注。本研究以斑马鱼为实验动物,研究了TPP(5~625%g·L-1)的胚胎发育毒性和行为毒性,并通过检测乙酰胆碱酯酶活性以及神经系统相关基因的转录水平,探讨其可能的毒性机制。研究发现,TPP可导致斑马鱼胚胎孵化时间延长,体长变短,心率变慢。同时,TPP暴露也可以影响斑马鱼幼鱼在持续光照和明暗周期刺激下的游泳行为,表现为低浓度增加而高浓度降低其游泳速度。而TPP暴露后幼鱼乙酰胆碱酯酶活性以及神经发育相关基因转录水平的变化可能是导致其行为毒性的原因。虽然实验中所设定的暴露浓度高于环境中一般浓度,但TPP在短期暴露中所表现出的胚胎和神经发育毒性表明TPP对于水生生物可能存在一定风险,需要进一步研究加以确认。     

斑马鱼幼鱼运动行为测试评价饮用水安全

饮用水安全直接关乎人类的健康与安全,当前迫切需要全新的毒性测试方法对饮用水的潜在人类健康风险进行全面、准确和灵敏的评估和预警。本研究以反渗透技术(RO)取代常用的固相萃取,分别浓缩饮用水厂的进厂水、出厂水和管网水进行毒性试验水样的前处理。反渗透技术前处理方法可以避免传统固相萃取方法中使用的有机溶剂对行为学测试体系的干扰。RO浓缩后的饮用水对斑马鱼胚胎进行持续暴露,采用Viewpoint行为测试软件量化分析出生后第6天(6 dpf)斑马鱼幼鱼的运动行为,选择运动距离和转向行为作为测试终点,分析进厂水、出厂水及管网水的潜在毒性及可能变化。结果表明,暴露在进厂水的幼鱼出现了明显的行为变化,尤其在较高浓度(20倍浓缩)暴露时,运动距离相比对照组显著减少,同时伴有剧烈的转向等异常行为;管网水对斑马鱼幼鱼行为存在一定程度的影响,而出厂水对幼鱼的运动行为没有显著影响。研究结果反映出当前饮用水厂深度处理工艺可以有效降低进厂水的潜在毒性和健康风险,但是经供水管网输送后,其水质可能发生了改变,导致管网水可能存在潜在的毒性。本研究所采用的反渗透技术前处理技术及斑马鱼幼鱼的运动行为学测试方法,可用于未来建立评估饮用水水质安全的早期预警系统。     

纳米氧化铝对斑马鱼幼鱼早期运动行为的影响

随着纳米技术的迅猛发展,纳米材料的安全性研究具有十分重要的意义。为探讨纳米氧化铝对斑马鱼幼鱼早期运动行为的影响,本研究将受精后6 h(6 hpf)的斑马鱼胚胎随机分成空白对照组(E3培养液)、纳米氧化铝组(12.5、25、50、100μg·mL~(-1))。采用6孔板染毒,每组160颗卵,共8个孔,每孔20颗卵/10 m L试液,染毒液更新周期为1 d。观察急性毒性和运动行为。结果显示,各纳米氧化铝组无明显的急性毒性;运动行为检测发现,25、50、100μg·m L~(-1)纳米氧化铝组受精后6 d幼鱼(6dpf)黑暗状态下的运动速度、运动距离、趋触性程度较空白对照组均显著下降(P0.05);在6 dpf幼鱼对强光刺激的惊恐逃避反射试验中发现,各组幼鱼在光照1 min内运动速度较光照前的黑暗期均明显下降(P0.05),但25μg·mL~(-1)和100μg·mL~(-1)浓度组在光照时速度下降得更慢(P0.05);关闭光源后,各组幼鱼的运动速度都会上升,但25μg·mL~(-1)和100μg·mL~(-1)浓度组在打开光源后速度上升得更慢(P0.05)。上述结果表明,纳米氧化铝可以影响斑马鱼幼鱼早期的运动行为。     

氯化镉对斑马鱼胚胎的发育毒性

为探讨重金属Cd对斑马鱼胚胎发育的毒性效应,将受精1h后(1hpf)的斑马鱼胚胎暴露于不同浓度的CdCl2溶液中,观察CdCl2处理对胚胎死亡、孵化及幼鱼畸形的影响。采用吖啶橙(AO)染色,定性观察胚胎细胞凋亡情况;以活性氧(ROS)荧光探针DCFH-DA染色法检测胚胎ROS水平,TBA比色法测定胚胎脂质过氧化水平,DTNB比色法测定还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)水平。结果表明,10.0～30.0mg·L-1CdCl2浓度依赖性地诱导斑马鱼胚胎死亡和幼鱼畸形,胚胎孵化率亦降低。CdCl2处理引起斑马鱼胚胎心脏水肿,尾部弯曲和胚胎发育阻滞。胚胎半数致死浓度(LC50)为18.9mg·L-1,R2=0.973,幼鱼半数致畸浓度(EC50)为13.7mg·L-1,R2=0.967。20.0mg·L-1CdCl2处理组ROS水平、MDA含量明显升高,GSH/GSSG比值明显降低(P<0.01)。20mg·L-1CdCl2处理后,胚胎头部和尾部可见大量细胞凋亡。10mg·L-1N-乙酰半胱氨酸(NAC)与20mg·L-1CdCl2共同处理组斑马鱼胚胎的死亡率和畸形率明显降低,孵化率明显升高,ROS水平、MDA含量以及GSH/GSSG比值趋于正常。以上结果说明,CdCl2暴露对斑马鱼胚胎发育的毒性效应可能与CdCl2诱导的氧化应激相关。     

双酚A及其类似物对斑马鱼胚胎及幼鱼的毒性效应

为探讨双酚A及其类似物对鱼类早期生长发育的毒性效应,研究了双酚A及其7种类似物对斑马鱼胚胎及仔鱼的毒性效应。通过对胚胎的孵化率、心率、仔鱼体长等指标进行测定分析,结果显示:(1)双酚A及其7种类似物都可使斑马鱼胚胎出现心包水肿、卵黄囊肿、脊柱弯曲和尾部弯曲等症状。(2)综合考虑斑马鱼78 hpf胚胎心率、120 hpf胚胎孵化率及7 dpf仔鱼体长抑制率等指标,8种受试物中双酚P(BPP)的毒性最大,其次是双酚AP(BPAP)、双酚AF(BPAF)、双酚Z(BPZ),然后是双酚A(BPA)、双酚B(BPB)、双酚F(BPF),双酚S(BPS)的毒性最小,每种受试物的浓度与受精卵的孵化率、仔鱼心率呈明显负相关关系,与体长抑制率呈明显正相关关系。8种受试物毒性与辛醇-水分配系数(log K_(OW))呈正相关关系,log K_(OW)越大毒性则越大。     

双酚AF胁迫对雄性斑马鱼成鱼甲状腺组织及激素水平的影响

为评价双酚AF(BPAF)的甲状腺毒性,以雄性斑马鱼成鱼为受试模式生物,采用半静态染毒的方式对雄性斑马鱼成鱼染毒14 d(0、5、50和500μg·L~(-1)),分别设置7 d、14 d 2个时间节点,通过酶联免疫法(ELISA)分别检测斑马鱼血浆中总三碘甲腺原氨酸(TT3)、总甲状腺素(TT4)、游离三碘甲腺原氨酸(FT3)、游离甲状腺素(FT4)的含量水平,并对14 d暴露后斑马鱼甲状腺进行组织学检测分析。结果显示随着暴露浓度的提高,出现甲状腺滤泡上皮细胞增生,滤泡组织变形明显,细胞胶质缺失等病理学变化。雄性斑马鱼在BPAF暴露情况下,血浆中TT3、TT4、FT3、FT4含量随着暴露浓度的提升和时间的延长出现显著上升,呈现出甲状腺功能亢奋的干扰效应。     

双酚A对斑马鱼成鱼肝脏功能基因转录调控的影响

运用实时定量即时聚合链式反应RT-PCR方法,研究了双酚A对斑马鱼成鱼肝脏的功能基因转录水平的影响。结果显示,28 d半静水暴露以后,FGF8A和STAU 2 表现出传统的正剂量—效应关系,CLDN 1和CALCA的表达为倒剂量—抑制效应关系,SP 4基因在15 μg·L^-1 双酚A时表现为显著抑制效应,但是在150 和1 500 μg·L^-1却表现为显著的诱导效应。 试验进一步探讨了这些表达异常的基因在双酚A干扰去除后能否自我调节和修复。结果显示,CLDN 1能恢复到正常表达水平,而其他4个基因在低剂量组却维持原来的高毒性作用水平甚至表现出更高的毒性作用。研究证明双酚A对斑马鱼成鱼肝脏的基因转录调控具有一定的非单调剂量—效应作用。     

壬基酚和双酚A对雄性斑马鱼(Danio rerio)卵黄蛋白原mRNA的诱导效应

为了对野外环境中内分泌干扰物更快速有效地进行检测,运用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)技术检测了17β-雌二醇(E2)、壬基酚(NP)和双酚A(BPA)对雄性成体斑马鱼肝脏合成卵黄蛋白原(VTG)mRNA的诱导作用,并初步探讨了VTGmRNA体内代谢动力学模式.结果表明,随着暴露浓度的升高(E2:20、100、250、500ng·L-1;NP:20、100、250、500μg·L-1;BPA:50、100、250、500、1000μg·L-1),VTGmRNA表达量均显著增加,VTGmRNA表达量与暴露浓度具有明显的剂量-效应关系.在10d的暴露期内,随着暴露时间的延长,VTGmRNA表达量均显著增加,VTGmRNA表达量与暴露时间呈明显的时间-效应关系;停止暴露后,VTGmRNA表达量迅速下降,E2诱导的表达消失得最快(4d),而NP、BPA诱导的表达持续时间相对较长(6d).     

青春期双酚A结构类似物暴露对小鼠行为的影响

作为重要的环境内分泌干扰物,双酚A的神经发育毒性已经引起广泛关注,其结构类似物对健康影响相关研究少有报道。为探讨双酚A结构类似物长期暴露对个体抑郁行为的影响,选取60只小鼠随机分为5组,每组12只。小鼠分别灌胃给予0、5、50 mg·kg~(-1)的双酚F或双酚S,连续给药4周。给药结束后,利用强迫游泳测试和悬尾测试评价小鼠抑郁样行为,同时监测小鼠体质量增加和自发活动情况。结果表明,与溶媒对照组比较,持续4周的双酚F和双酚S给药组小鼠的体质量变化和自发活动均无显著差异;5mg·kg~(-1)的双酚F或双酚S处理均不显著改变小鼠的抑郁行为,50 mg·kg~(-1)双酚F显著增加小鼠悬尾和强迫游泳测试中的不动时间,50mg·kg~(-1)双酚S处理显著增加小鼠悬尾测试中的不动时间。研究结果提示高浓度双酚F和双酚S在青春期的暴露可导致成年后小鼠抑郁样行为异常,应当引起重视。     

全氟辛烷磺酸（PFOS）急性暴露对斑马鱼鳃显微结构的影响

采用光镜和电镜的方法,探讨了高浓度全氟辛烷磺酸(PFOS)急性暴露对斑马鱼(Danio rerio)鳃显微结构的影响.暴露组PFOS浓度分别为0.5、1、2mg·L-1,同时设对照组,连续暴露7d,取鳃制备石蜡切片,进行光镜和扫描电镜观察.结果表明,7d后PFOS暴露组斑马鱼鳃部均有不同程度的损伤,石蜡切片上可观察到暴露组鱼鳃上皮细胞坏死脱落,鳃小片断裂或融合,并伴有鳃丝充血,且病变程度随PFOS浓度的升高而加重;扫描电镜下可观察到暴露组鱼鳃鳃丝表面分泌物增多,鳃丝细胞脱落或水肿,鳃小片前端细胞破损.高浓度PFOS急性暴露可在短期内对斑马鱼鳃组织造成严重损伤,且损伤程度存在剂量依赖效应.     

双酚A对青岛大扁藻的干扰效应

为了探讨双酚A(bisphenol A,BPA)对海洋微藻的生态毒性效应,实验选择了以青岛大扁藻(Platymonas helgolanidica)作为受试物种,设置6个实验浓度(即0、2、4、6、8、10 mg·L-1)对微藻进行了96 h暴露处理,测定了不同浓度暴露下对青岛大扁藻的生长以及抗氧化系统酶活性等指标。研究结果表明,BPA对青岛大扁藻的96h-EC50为9.32 mg·L-1,属高毒类污染物。青岛大扁藻经过BPA暴露处理后,细胞密度下降,细胞色素含量降低,并且呈现明显的剂量-效应关系;细胞抗氧化系统中超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性均受到干扰。     

马拉硫磷急性暴露对斑马鱼的行为毒性研究

以斑马鱼为受试生物,通过水质毒性生物监测仪记录行为轨迹,研究了亚致死浓度的马拉硫磷急性暴露下斑马鱼游动行为和群体分布等多项行为参数的变化。结果表明:斑马鱼对环境变化响应快速,游动速度短时间内急剧增大,之后下降再调整稳定至一定范围,变化趋势符合环境压力模型。游泳高度不断增大,暴露1 h后斑马鱼几乎全部集中到水箱上部,与暴露前水平差异显著。通讯行为参数平均距离和分散度在暴露后短时间内减小之后恢复到暴露前水平。通过解析斑马鱼的行为变化可以实现水体有机磷农药突发污染的早期预警。     

双酚AF暴露降低斑马鱼学习记忆能力并影响神经系统相关基因表达

双酚AF(4,4'-六氟-2-二酚,BPAF)应用渐为广泛,对生态环境具有潜在威胁。为探究BPAF对水生生物的神经毒性,选择斑马鱼作为实验对象,利用T型迷宫和实时定量PCR的研究方法,考察0、0.005、0.05和0.5 mg·L~(-1)3种不同浓度BPAF暴露下,成年斑马鱼的学习记忆能力,并检测鱼脑中胶质纤维酸性蛋白基因(glial fibrillary acidic protein,gfap)、音猬基因(sonic hedgehog,shha)和突触蛋白基因(synapsinⅡa,syn2a)表达量变化。结果表明:在T迷宫行为学检测中,0.5 mg·L~(-1)BPAF暴露浓度下,斑马鱼在第1天进入T型迷宫规定臂的潜伏时间与对照组相比显著增加(P0.01),随着暴露浓度和染毒时间的增加,潜伏时间显著延长,具有明显的剂效和时效关系。暴露6 d后,BPAF各暴露浓度组中雌鱼脑部gfap基因显著上调,雄鱼脑中gfap基因在高浓度暴露组(0.5 mg·L~(-1))下表达量下调,而在0.005 mg·L~(-1)BPAF暴露组差异不明显。BPAF暴露可导致雌鱼脑部shha基因下调,使雄鱼脑中shha基因表达量随暴露浓度增大呈先上升后下降的趋势。BPAF各暴露浓度组中雌鱼和雄鱼脑部syn2a基因下调,呈现出随暴露浓度增大而下降的趋势。综上,初步认为BPAF对斑马鱼具有潜在的神经认知干扰效应。