壬基酚聚氧乙烯醚对成年雄性斑马鱼HPG轴相关基因表达的影响

本研究以模式动物斑马鱼（Danio rerio）为受试生物,采用半静态水体暴露的方式研究了不同浓度壬基酚聚氧乙烯醚（NPEO）对斑马鱼雄性成鱼下丘脑-垂体-性腺轴（HPG轴）的影响.结果显示,考察浓度范围内的NPEO暴露可以显著上调斑马鱼脑中GnRH2、GnRHR1、GnRHR2、GnRHR4、FSHβ和LHβ基因,以及性腺中LHR基因的相对表达量.GnRHR和LHR基因表达量对较低浓度NPEO暴露较为敏感,其中GnRHR4和LHR基因表达量在低至0.001mg/L的NPEO暴露下即出现显著上调.0.1和10mg/L NPEO暴露可以显著抑制斑马鱼精巢中CYP17基因的表达量,而10mg/L NPEO暴露则可以显著诱导CYP19a基因的表达量.GnRH相关调控基因表达量的上调,表明NPEO暴露可以诱导下丘脑分泌GnRH,进而刺激垂体分泌GtH.NPEO暴露诱导CYP19a基因的表达,促进了内源雌激素的合成.同时,NPEO通过抑制CYP17表达,可能抑制睾酮（T）的合成,干扰斑马鱼精巢中原有的性激素平衡.斑马鱼精巢内雌激素水平升高负反馈给垂体,刺激垂体分泌促性腺激素.由此表明,考察浓度范围内（0.001~10mg/L）的NPEO的暴露可以影响雄性斑马鱼成鱼HPG轴的反馈调节.     

全氟辛烷磺酸(PFOS)对斑马鱼卵黄蛋白原mRNA水平的影响

为了研究环境低剂量全氟辛烷磺酸（perfluorooctane sulfonate,PFOS）对水生生物的内分泌干扰效应和可能的作用机制,测定了PFOS对斑马鱼（Brachydanio rerio）肝脏中卵黄蛋白原（vitellogenin,VTG）mRNA水平的影响.将斑马鱼暴露于4个PFOS的环境低剂量浓度组（0.1、1、10、100μg.L-1）中进行21d毒性试验,收集肝脏样品,提取RNA,采用荧光定量PCR（qRT-PCR）分别检测VTG1和VTG3的mRNA水平.结果表明：①PFOS暴露引起雄性斑马鱼肝脏VTG1和VTG3 mRNA水平升高,VTG1 mRNA水平升高与剂量呈正相关,在100μg.L-1暴露浓度处与对照组呈现显著性差异;VTG3的mRNA水平变化与剂量呈倒U型曲线,呈现典型的毒物刺激荷尔蒙效应,在10和100μg.L-1暴露浓度处与对照组呈现显著性差异;②PFOS暴露引起雌性斑马鱼肝脏中VTG1 mRNA水平升高,在10μg.L-1暴露浓度处与对照组呈现显著性差异,但在高浓度（10和100μg.L-1）处试验结果误差较大;VTG3 mRNA水平只在10μg.L-1暴露浓度处升高,但相比于对照组均没有显著性差异.试验结果表明PFOS暴露对斑马鱼的内分泌干扰作用明显,其毒性作用机制可能是类雌激素效应,而肝脏中VTG1和VTG3mRNA水平可能作为PFOS内分泌干扰效应评价的敏感生物标志物,但VTG1和VTG3 mRNA水平的响应曲线呈现基因亚型和性别差异.     

Toxic effects on adult male zebrafish（Danio rerio） following co-exposure to tris-（2,3-dibromopropyl） isocyanurate and 17 β-estradiol

三-（2,3-二溴丙基）异氰脲酸酯（TBC）是近年来在环境中新检测到的一种杂环溴化阻燃剂,但其毒性效应尚不明确.我们以雄性斑马鱼为受试动物,开展了TBC和17β-雌二醇（E2）的复合暴露实验,以研究TBC潜在的致毒机制.结果显示TBC可显著抑制E2所引起的斑马鱼肥满度指数上升,并能改善E2暴露所造成的斑马鱼精子细胞比例降低和性腺发育迟缓;E2暴露可造成斑马鱼肝组织脂肪样病变,肝中MDA含量上升,但SOD活力没有显著改变;TBC复合暴露后,MDA含量呈现下降趋势,但鱼肝仍有明显的脂肪样病变,对肝脏中的SOD活力也没有显著影响;更重要的是,TBC可显著抑制E2单一暴露所诱导的雄鱼肝脏中卵黄蛋白原基因的表达,这些数据表明TBC具有明显的内分泌干扰效应.因此,需要进一步关注TBC这类杂环溴化阻燃剂对水环境的潜在危害.     

MEHP对胚胎期海水青鳉(Oryzias melastigma)的内分泌干扰效应

为探讨邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）的代谢产物邻苯二甲酸单-2-乙基己酯（MEHP）对海水青鳉胚胎的内分泌干扰效应,本研究调查了海水青鳉胚胎受精后暴露于MEHP（0.01,0.1,和1 mg/L）直至胚胎发育晚期-受精后10 d（10 dpf）,采用实时定量反转录聚合酶链反应（qRT-PCR）分析MEHP对内分泌干扰标志通路雌激素受体（ER）、过氧化物增殖激活受体（PPAR）通路和芳香化酶（CYP19）基因的影响。结果显示:MEHP对海水青鳉胚胎存活和孵化没有显著影响,而各MEHP处理组显著诱导了编码雌激素受体（ERα）和PPAR受体（PPARα和PPARγ）的基因表达水平,0.01和1 mg/L MEHP显著诱导了雌激素受体（ERγ）基因表达水平。MEHP暴露显著增加卵黄蛋白原（VTG）两个亚型-VTG1、VTG2,卵壳前体蛋白（Choriogenin,Chg）两个亚型-ChgH、ChgL,芳香化酶（CYP19）-CYP19a、CYP19b的基因表达水平。然而,MEHP暴露对海水青鳉胚胎编码雄激素受体的基因雄激素受体α亚型（androgen receptor α,ARα）的表达水平无显著影响。说明MEHP可通过上调芳香化酶CYP19的表达增加雄激素向雌激素的转化,增加的雌激素通过血液循环扩散进入靶组织和细胞结合雌激素受体ERs,导致ERs的上调（ERα和ERγ）,使得雌激素受体激活、二聚化并结合大多数雌激素响应基因如VTG和Chg的雌激素响应元素（EREs）,增加雌激素响应基因VTG和Chg的表达,增加VTG和Chg的合成从而产生内分泌干扰效应。     

氟对斑马鱼甲状腺内分泌功能的干扰效应

为探究氟对斑马鱼甲状腺内分泌功能的干扰效应,本研究以雌性斑马鱼成鱼为研究对象,分别以不同浓度氟(0、20、 40、80 mg·L~(-1))暴露45 d和90 d,对斑马鱼的生长发育指数进行测定,用组织学方法对斑马鱼甲状腺组织结构进行显微观察,用酶联免疫吸附法检测血浆中T3和T4激素水平,并用实时荧光定量PCR方法检测HPT轴上内分泌相关基因的表达.结果显示,与对照组相比,氟暴露组雌性斑马鱼的生长发育指数随着暴露浓度和时间的增加而呈下降趋势(p0.05);甲状腺组织病变程度随着氟暴露浓度的增大和时间的延长而加重;氟暴露45 d时,T3和T4水平呈升高趋势,90 d时,T4水平呈下降趋势且在80 mg·L~(-1)组下降显著(p0.05);氟暴露45 d时,40 mg·L~(-1)组除crh处,其他mRNA表达均显著下降(p0.05),80 mg·L~(-1)组除tg、nis、ttr外其他mRNA表达均显著下降(p0.05);暴露90 d时tg、dio1、dio2的mRNA表达水平在40 mg·L~(-1)和80 mg·L~(-1)组显著上升(p0.05),ugt1ab mRNA表达在80 mg·L~(-1)组显著下降(p0.05).综上,氟可通过影响雌性斑马鱼的生长发育、甲状腺组织结构、激素水平及HPT轴上内分泌相关基因的表达,从而对其甲状腺内分泌功能产生一定程度的干扰,进而影响机体的生长发育.本研究结果对水环境中氟的生态毒性效应及风险评估提供了理论资料.     

苯并芘对稀有鮈鲫的内分泌干扰效应研究

为评价典型有机污染物对长江三峡库区上游特有珍稀鱼类的环境风险,本实验以稀有鮈鲫为对象,研究了低剂量多环芳烃(PAHs)暴露而引起的内分泌干扰效应.将成年稀有鮈鲫暴露于不同浓度(0、0.1、0.3、1.0和3.0μg·L-1)的苯并芘(Ba P)中28 d,测定了体质系数、性激素含量、下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴和肝脏中与繁殖相关基因的表达.结果显示:在雌鱼中,Ba P暴露后,睾酮(T)的含量显著升高,雌二醇(E2)的水平显著下降并改变了T/E2的比值;在雄鱼中,T和E2的含量都显著下降.雌雄鱼性激素的改变可能与类固醇合成相关基因(Cyp17、Cyp19a)表达量的改变有关.Ba P暴露显著抑制了雌雄鱼肝脏中卵黄蛋白原(VTG)基因的表达.以上检测到的激素或者基因表达的改变主要发生在高剂量(3.0μg·L-1)Ba P暴露下,而长江上游库区水体中多环芳烃含量较低(100 ng·L-1),因此推测,库区存在的多环芳烃不会对三峡库区上游水体中的鱼类产生内分泌干扰效应.     

三-(2,3-二溴丙基)异氰脲酸酯和17β-雌二醇复合暴露对雄性斑马鱼的毒性效应

三-(2,3-二溴丙基)异氰脲酸酯(TBC)是近年来在环境中新检测到的一种杂环溴化阻燃剂,但其毒性效应尚不明确.我们以雄性斑马鱼为受试动物,开展了TBC和17β-雌二醇(E2)的复合暴露实验,以研究TBC潜在的致毒机制.结果显示TBC可显著抑制E2所引起的斑马鱼肥满度指数上升,并能改善E2暴露所造成的斑马鱼精子细胞比例降低和性腺发育迟缓;E2暴露可造成斑马鱼肝组织脂肪样病变,肝中MDA含量上升,但SOD活力没有显著改变;TBC复合暴露后,MDA含量呈现下降趋势,但鱼肝仍有明显的脂肪样病变,对肝脏中的SOD活力也没有显著影响;更重要的是,TBC可显著抑制E2单一暴露所诱导的雄鱼肝脏中卵黄蛋白原基因的表达,这些数据表明TBC具有明显的内分泌干扰效应.因此,需要进一步关注TBC这类杂环溴化阻燃剂对水环境的潜在危害.     

五氯酚对稀有鮈鲫卵黄蛋白原及p53的诱导效应

采用中国特有鱼种稀有鮈鲫为实验动物,研究五氯酚（PCP）对其肝脏卵黄蛋白原（VTG）、VTG基因及抑癌基因p53的诱导效应,评价PCP的内分泌干扰作用,并从蛋白和基因表达水平上筛选PCP检测的敏感生物标志物.1.5、15、40、80、120、150、160μg.L-1PCP暴露稀有鮈鲫,同时设置空白、溶剂对照和17α-雌二醇（EE2）阳性对照,运用SDS-PAGE,ELISA法检测经PCP暴露后稀有鮈鲫肝脏VTG蛋白的表达差异;克隆稀有鮈鲫新的VTG和p53基因序列片段,运用实时荧光定量PCR方法检测PCP暴露对基因表达的影响.结果表明,40、80、120、160μg.L-1PCP均能诱导雌雄稀有鮈鲫肝脏VTG蛋白的表达,具有显著的浓度-效应关系;1.5、15、150μg.L-1PCP暴露后,雄性稀有鮈鲫肝脏VTG和p53基因表达均明显升高,具有显著的浓度-效应和时间-效应关系.证明PCP具有雌激素效应,稀有鮈鲫肝脏的VTG蛋白、VTG及p53基因可作为PCP检测的敏感分子生物标志物.     

己烯雌酚在斑马鱼胚胎中的生物蓄积及毒性机制研究

采用HPLC和斑马鱼胚胎发育方法,测定了己烯雌酚（DES）在标准模式种斑马鱼胚胎体内的蓄积规律及胚胎毒性效应,并利用定量活性-结构分析（QSAR）和基因芯片技术,探讨了DES对斑马鱼胚胎的致毒机制.结果表明,在0.2 mg/L DES中暴露24、 48和72 h后,胚胎体内的DES含量分别为（25.78±4.95）、（54.88±7.10）和（71.93±10.55）μg/g;不同起始染毒时间（0 hpf和8 hpf）条件下,亚致死最敏感指标均为72 h孵化率抑制,EC₅₀分别为（0.14±0.09）和（0.33±0.14） mg/L,说明胚胎在发育囊胚期（发育8　h）前对DES暴露更为敏感.QSAR研究发现,DES相对其它酚类类雌激素对斑马鱼胚胎具有较高的毒性,这与它具有较高的TE值（51.121 7　eV）相关;基因芯片研究发现,5　μg/L DES暴露21　d后能导致斑马鱼成鱼部分基因表达异常.DES对斑马鱼具有一定的胚胎毒性和遗传毒性,而生化反应是致毒的关键步骤.     

苯并三唑和镉对斑马鱼肝脏的联合毒性效应

采用转基因斑马鱼Tg (lfabp10a: dsRed; elaA:EGFP)为模型,探讨了环境中苯并三唑及其衍生物(BTRs)与重金属镉对斑马鱼的单独与联合肝脏毒性效应.结果表明,0.001~0.1μmol/L CdCl2单独暴露使斑马鱼肝脏结合蛋白基因lfabp10a表达量增强,肝脏尺寸相对空白对照组显著膨大(P<0.005),而1μmol/L CdCl2显著抑制斑马鱼lfabp10a的表达,肝脏尺寸相对空白对照组显著降低(P<0.005).苯并三唑(1H-BTR,1H-benzotriazole)相对CdCl2而言毒性较低,5 μmol/L 1H-BTR暴露时斑马鱼肝脏lfabp10a表达量增强(P=0.000).联合暴露研究发现,1H-BTR能显著降低重金属镉对斑马鱼的肝脏毒性.因此, 苯并三唑在环境污染物毒性评价中具有重要意义.     

草甘膦对青鳉鱼卵黄蛋白原的诱导及其潜在分子机理

为了研究草甘膦潜在的雌激素效应,将1~3d的雌雄青鳉幼鱼暴露于不同浓度 (0.2, 2, 20, 200, 2000μg/L)的草甘膦5周,发现雌雄鱼肝脏卵黄蛋白原(VTG I)基因表达分别在0.2, 2, 20μg/L浓度(雌鱼)和2, 20, 200μg/L浓度(雄鱼)下受到显著诱导,但在高浓度下(雌鱼,200μg/L和2000μg/L;雄鱼,2000μg/L)恢复到正常水平.草甘膦诱导雌激素效应的机理存在雌雄差异:雌鱼中雌激素效应主要由于草甘膦诱导了脑部FSH和性腺CYP19A基因,从而增加了雌激素合成能力.雄鱼中主要由于草甘膦抑制肝脏中雌激素代谢酶 (CYP1A、CYP1B和CYP3A)而显示雌激素效应.     

1,2,4-三氯苯对斑马鱼生殖和胚胎发育毒性效应

采用斑马鱼胚胎早期发育技术研究了1,2,4-三氯苯(1,2,4-TCB)对成年斑马鱼(Danio retio)和斑马鱼受精卵染毒后胚胎生命早期阶段生长发育的影响.结果发现,大于5mg/L 剂量的1,2,4-TCB有明显发育毒性,会导致胚胎致畸,引起胚胎凝集或死亡.1,2,4-TCB对成年斑马鱼和斑马鱼受精卵染毒后,胚胎的致死率均与1,2,4-TCB处理之间呈现时间-效应和剂量-效应关系.高浓度的(15 mg/L) 1,2,4-TCB对成年斑马鱼的染毒,其平均产卵量和受精率均降低.成年斑马鱼或者受精卵接触1,2,4-TCB后,胚胎发育中典型的非致死效应—心包囊水肿和脊柱畸形的比例均随着1,2,4-TCB的浓度升高而逐渐升高.同浓度1,2,4-TCB处理后,斑马鱼胚胎直接染毒造成的非致死毒性效应更强.结果表明,水体中残留的1,2,4-TCB对于鱼类的生殖和发育具有潜在的危害.     

Estrogenic effects of water from the Yangtze River （Nanjing section） on goldfish （Carassius auratus） after an early life stage exposure

Effects of river water from the Yangtze River (Nanjing section) on fish development, vitellogenin (VTG) induction, gonado-somatic index (GSI) and sex ratio were investigated by exposing goldfish (Carassius auratus) in the early life stage (from fertilization to 28 days post-hatch) to water samples (25%, 50% and 100%) collected from three representative sections. The results showed that there was no significant effect on hatching success for any of the exposure groups, but survival was significantly reduced when compared with the control (P < 0.05). Body lengths, weights of all treated fish did not differ significantly from those of the control. Condition factors (CF) of larval fish exposed to 50% and 100% river water from the Jiangxinzhou section and 100% river water from the Daqiao section were significantly lower than that of the control (P< 0.05). VTG inductions were significant in larval fish exposed to all the dilution series of river water. No significant difference in CF value was observed in any exposure group after 150 days of depuration. VTG was fully eliminated after 75 days of depuration. For both female and male, GSI did not significantly differ between exposure groups and the control after 150 days of convalescence. The highest female:male ratios were observed in response to the treatment with 50% or 100% river water from the Jiangxinzhou section and 100% river water from the Daqiao section (53:47, 56:44 and 54:46, respectively), but no significant difference in sex ratio was observed in any treated group when compared to the control. The results showed that early life stage exposure of river water from the Yangtze River (Nanjing section) had adverse effects on goldfish development and reproductive health, and the effects on CF and VTG were reversible after depuration in clean water.     

氟吡菌胺对斑马鱼的毒性效应

采用斑马鱼胚胎发育技术和传统毒理学方法, 研究了氟吡菌胺对斑马鱼胚胎、成鱼及仔鱼的毒性效应.结果发现,氟吡菌胺对3个阶段斑马鱼均具有致死能力,对仔鱼LC50(48h)值为0.204mg/L,成鱼LC50(96h)为0.286mg/L,幼鱼LC50(96h)为1.489mg/L.研究表明,0.0596mg/L以上浓度的氟吡菌胺对斑马鱼胚胎均有一定程度的致死效应,高浓度处理组胚胎出现心包囊肿、卵黄囊不吸收、黑色素沉积少及鱼体弯曲等症状;氟吡菌胺对斑马鱼成鱼进行14d暴露后,处理组成鱼体重下降,产卵量减少,有效卵量降低; 0.0298mg/L处理组144h子代仔鱼存活率虽然比较高,但存活鱼大部分出现心包囊肿、体弯曲等畸形.上述结果说明,水体中残留的氟吡菌胺对于斑马鱼各生命阶段的生长发育均具有潜在的危害.     

四种拟除虫菊酯类农药的环境雌激素活性研究

将金鱼(Carassius auratus)分别暴露于0.1mg/L甲氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯和0.5mg/L氯氰菊酯21d后,尾静脉取血,离心分离获得血浆,利用Western-blot方法检测金鱼血浆中是否有卵黄原蛋白产生,同时测定金鱼生殖腺指数、γ-谷氨酰转移酶和乳酸脱氢酶活性.结果表明,对照组雄性金鱼血浆中未检测到卵黄原蛋白,4种拟除虫菊酯农药均能诱导雄性金鱼分泌卵黄原蛋白,而且溴氰菊酯和氯氰菊酯明显降低了雄鱼生殖腺指数,4种农药均能够明显抑制精巢γ-谷氨酰转移酶和乳酸脱氢酶活性.由此可见,4种拟除虫菊酯类农药具有潜在的环境雌激素活性和生殖毒性.     

铅暴露对雄性黑斑蛙精子毒性和血清性激素水平的影响

在实验条件下,将健康性成熟雄性黑斑蛙暴露于0.1、0.2、0.4、0.8和1.6 mg·L-1浓度的铅溶液中30d,观察和分析黑斑蛙的精子数量、精子活动度和精子畸形率,采用酶联免疫吸附法检测血清中睾酮(T)和雌二醇(E2)的水平,以探讨铅对雄性黑斑蛙的生殖内分泌毒性.结果表明,随铅染毒剂量的升高,精子数量下降,精子畸形率呈剂鼍依赖性增加,精子活动率呈剂鼍依赖性降低;随铅染毒剂量的升高,血清中T水平明显下降,E2水平则明显升高,且均呈剂量-效应关系,结果提示,铅对雄性黑斑蛙有明显的生殖毒性,可改变血清睾酮和雌激素水平,干扰生殖内分泌调节平衡.     

双酚A类似物的雄性生殖毒性研究进展

聚焦BPA类似物对雄性动物的生殖毒性研究,分析双酚S、双酚F、双酚AF、双酚B和双酚E对哺乳类实验动物睾丸及组织结构、附睾重量及组织学结构、激素水平、精子参数等常规指标的影响,考察关于鱼类和两栖类动物的研究.研究发现,不管暴露剂量高低、暴露方式的差异或是动物种属的不同,所有BPA类似物的暴露都显示阳性结果,这与BPA雄性生殖毒性尚有争议的事实形成对比,暗示这些BPA类似物具有比BPA更明显的雄性生殖毒性.总体来看,目前的BPA类似物雄性生殖毒性的数据只局限在有限的几个实验室,且实验的质量控制难以评价.因此,BPA类似物的雄性生殖毒性的数据还需要更多实验室的验证,并且过程中需要严格控制动物实验的质量,以获得更加可靠且可重复的结果.