实时定量RT-PCR方法检测雌二醇诱导原代培养青鳉鱼肝细胞的基因表达

利用原代培养的雄性青鳉鱼肝细胞进行了相同雌二醇(E2)浓度(100 nmol·L-1)下的不同时间(2、4、6、8d)和相同暴露时间(4d)下的不同浓度(1、10、100、1000、10000 nmol·L-1)的雌二醇(E2)实验,采用实时定量RT-PCR方法对青鳉鱼VTG-Ⅰ、VTG-Ⅱ、CHG-H、CHG-L和ERα的基因表达进行了研究,结果表明,VTG-Ⅰ、VTG-Ⅱ、CHG-H、CHG-L和ERα的基因表达与E2的暴露浓度呈现很好的剂量-效应关系,且1nmol·L-1E2暴露就能显著诱导肝细胞内VTG-Ⅰ、VTG-Ⅱ、CHG-H、CHG-L和ERα的基因表达.作为生物监测雌激素活性的in vitro方法,实时定量RT-PCR的灵敏度高于其它已经发表的方法.因此,实时定量RT-PCB方法与原代培养青鳉鱼肝细胞相结合的方法在环境雌激素效应的评价上具有很大地应用潜力.     

实时定量RT-PCR方法评价壬基酚的雌激素效应

壬基酚是1种环境雌激素物质,以血清卵黄蛋白原作为生物标记物检测壬基酚的最低雌激素效应浓度高于10μg/L.利用亚成体青鱼进行不同浓度的(1、10、50、100μg/L)壬基酚暴露实验,运用实时定量RT-PCR方法,从分子水平上,对青鱼VTG-Ⅰ、VTG-Ⅱ、CHG-H和CHG-L的基因表达进行了研究,并对低浓度壬基酚的环境雌激素效应进行了分析.结果表明:1μg/L浓度的壬基酚暴露组青鱼肝脏的VTG-Ⅰ、VTG-Ⅱ、CHG-H、CHG-L基因表达均被显著诱导,说明实时定量RT-PCR能够检测1μg/L壬基酚     

青鳉鱼ERRα的克隆、序列分析、组织表达及其对不同EDCs暴露的响应

内分泌干扰物质(EDCs)可以通过多种通道影响鱼类的生长、发育和繁殖,而雌激素相关受体(ERR)是一类目前没有引起足够重视的潜在致毒信号通道.本研究克隆了青鳉鱼(Oryzias latipes)ERRα mRNA全序列,并通过实时定量RT-PCR方法对其在不同组织中的表达和不同EDCs暴露下的响应进行了分析.发现青鳉鱼ERRα与其它脊椎动物ERRα氨基酸序列有较高的同源性,特别是DNA结合结构域(DBD)在从鱼类到哺乳类动物的进化过程中高度保守,配体结合结构域(LBD)序列与哺乳动物的LBD有66.4%～67.0%的序列相同.青鳉鱼ERRα与青鳉鱼雌激素受体ERα、ERβ和雄激素受体ARα、Aβ的DBD氨基酸数相同,且有较高序列相似性,但LBD的长度和序列差异较大.青鳉鱼ERRα基因有5个外显子组成,位于第14号染色体.青鳉鱼ERRα基因在各组织中广泛表达,其中在性腺、脑、脾脏、眼和肠中表达较高,且在雌雄性腺中差异表达,表明其在雌雄性别分化和性腺发育中发挥调控作用.暴露200 ng/L炔雌醇(EE2)、200 ng/L雌酮(E1)、200 ng/L己烯雌酚(DES)、100 μg/L阿特拉津(AT)和200 ng/L二醇(E2)后,青鳉鱼精巢中ERRα mRNA水平分别显著下降至对照组的0.54、0.56、0.61、0.63和0.65倍(P<0.05),但暴露1 μg/L三丁基锡和1μg/L:"苯基锡后上升至对照组的1.34和1.35倍(P>0.05),表明ERRα可能参与外源EDCs影响鱼类性别分化和性腺发育的过程.此外,在青鳉鱼ERRα基因上游没有发现类似哺乳动物ERRα基因上游的类固醇激素反应元件半位点,说明鱼类ERRα基因的调控模式与哺乳类存在差异.     

鱼毒性微藻小定鞭藻对海洋青鳉鱼的急性致毒效应研究

小定鞭藻(Prymnesium parvum)藻华通常会使养殖的鱼类大量死亡,是一种常见的鱼毒性藻类。本文以海洋青鳉鱼(Oryzias melastigma)为受试生物,研究小定鞭藻胁迫对海洋青鳉鱼的急性毒性效应及抗氧化酶活性变化,以期揭示小定鞭藻对鱼类的安全阈值及致毒作用方式。研究结果表明,在浓度0.9×108~11.2×108/L范围内,随着小定鞭藻浓度的增加,其对海洋青鳉鱼的毒性越强,呈明显的剂量-效应关系。3、24、和48 h的半致死浓度LC₅₀分别为5.62×108、1.58×108和1.44×108/L。当小定鞭藻浓度分别为1.87×108和2.8×108/L时,半致死时间LT₅₀分别为41.75 h和6.5 h,最大无作用浓度为0.9×108/L,推测小定鞭藻藻华对鱼类的安全阈值为9×106/L。低浓度小定鞭藻胁迫可使海洋青鳉鱼的过氧化物歧化酶(SOD)活性降低,但不呈剂量-效应关系,高浓度小定鞭藻可诱导过氧化氢酶(CAT)活性升高,低浓度小定鞭藻可使海洋青鳉鱼丙二醛(MDA)含量升高,提示低浓度小定鞭藻胁迫可导致海洋青鳉鱼脂质过氧化,这可能是小定鞭藻对鱼类致毒作用的方式之一。     

过氧化氢、洋地黄皂苷对海洋青鳉鱼的致毒作用

近年来,我国沿海鱼毒性藻类赤潮频发,给我国沿海水产养殖造成巨大经济损失。鱼毒性赤潮藻产生的活性氧（ROS）和溶血毒素是导致鱼类死亡的重要因素。本文选取海洋青鳉鱼（Oryzias melastigma）为受试物,分别以过氧化氢和洋地黄皂苷代替活性氧和溶血毒素进行单一毒性实验和联合毒性实验,揭示鱼毒性藻类对鱼类的致毒机理和作用方式。实验表明,60日龄海洋青鳉鱼暴露于洋地黄皂苷溶液0.5 h和1 h的半致死浓度（LC₅₀）分别是3.44 μg/mL和1.25 μg/mL。过氧化氢对海洋青鳉鱼1 h的LC₅₀是144.5 mmol/L。分别以相加指数法、毒性单位法、相似性参数法及混合毒性指数法对联合致毒实验评价,结果显示,过氧化氢与洋地黄皂苷对青鳉鱼的联合致毒作用表现为协同作用。为方便鱼毒性藻类毒性评价,通过洋地黄皂苷对海洋青鳉鱼毒性实验引入鱼单位（Fish Unit,FU）,定义使一条日龄60 d,体重20 mg的海洋青鳉鱼暴露于洋地黄皂苷溶液中0.5 h死亡所需的浓度为1FU,1FU相当于洋地黄皂苷浓度3.44 μg/mL。     

长期暴露于全氟十三酸的青鳉鱼体内分布和生物富集

研究了将青鳉鱼长期暴露于不同浓度的全氟羧酸类物质全氟十三酸(PFTriDA)后的器官分布和富集系数.结果显示, PFTriDA最高富集在性腺;其次是卵、肝脏;浓度最低的部分是残体.除了性腺之外,该器官分布与野生中华鲟的一致.在相同暴露浓度下,雄鱼体内各器官的PFTriDA的含量高于雌鱼,机理模型计算进一步表明高母子传递系数是造成雌雄差异的可能原因.随着PFTriDA暴露浓度的升高,鱼体内同一器官的生物富集系数(BCF)呈现下降趋势.     

鱼类毒理蛋白质组学研究进展:以海洋青鳉鱼和斑马鱼为例

近年来由于水域生态系统污染的日益加剧,外源性化合物对水生生物,特别是鱼类毒性机制的研究引起了人们的重视。海洋青鳉鱼和斑马鱼在培养、生理和基因组信息等方面的优势使它们成为水域生态毒理学研究领域的代表性模式生物。特别是近年来它们在毒理蛋白质组学研究领域中的应用,不仅被用来研究外源性化合物的毒性作用机制,还用于筛选特异蛋白质作为外源性物质的危险性评价生物标志物。本文综述了近年来以海洋青鳉鱼和斑马鱼为模式生物的鱼类毒理蛋白质组学研究进展。     

海水青鳉摄食微塑料的荧光和C-14同位素法示踪定量研究

微塑料已在多种海洋生物体内检出,造成不同程度的毒性效应,但由于技术限制,关于海洋鱼类对小粒径微塑料摄入和排出过程的定量研究仍比较缺乏.该研究针对生物体内小粒径微塑料定量示踪的技术难题,提出荧光和放射性同位素示踪法,并对比了两种方法的检测限、灵敏度和定性定量的方便程度等;同时以PS（聚苯乙烯,polystyrene）为微塑料代表,采用荧光法和C-14同位素法定量研究了PS微塑料（< 1 μm）在海水青鳉（marine medaka,Oryzias melastigma）成鱼和仔鱼中的摄入和排出情况,以及摄食行为对微塑料赋存状态的影响.结果表明:①荧光法适用于直观观察微塑料在生物体内的分布及高浓度暴露时的荧光定量,而C-14同位素法因具有更低的检测限和高的灵敏度,在复杂介质中的定量检测更具优势.②海水青鳉成鱼和仔鱼摄入微塑料的量随着培养时间而变化,且均在24 h摄入较多微塑料,成鱼（以鱼湿质量计）摄入的微塑料含量[（246.8±38.1）mg/g]显著（P < 0.05）高于仔鱼[（4.32±0.77）mg/g].③微塑料在海水青鳉体内主要分布部位为肠道（99.9%）,极少量在鱼鳃（0.07%）和体表（0.03%）中,表明摄食是微塑料进入鱼体的主要途径;在不喂食72 h后,微塑料在肠道内仍有一定量残留[（1.29±0.52）mg/g],鱼鳃中微塑料则完全排出至检测限以下.研究显示,海水青鳉通过对水中悬浮状态微塑料的摄入,将海水中的微塑料由初始悬浮分散态变成粪便团聚体沉入水底,在很大程度上改变了微塑料在环境中的赋存形态,由此对微塑料环境过程和生态效应产生的未知影响值得进一步关注.      

三唑酮对青鳉鱼和大型溞不同测试终点的毒性效应评价

以青鳉鱼和大型溞为代表性水生生物,研究三唑酮对其不同测试终点的慢性毒性效应.结果显示,以生存、生长、繁殖为测试终点,青鳉鱼的NOEC分别为76,60,5μg/L,基于大型溞蜕皮次数、生长和繁殖的NOEC分别为25,100,200μg/L.由此可见,青鳉鱼比大型溞对三唑酮的毒性更敏感.比较不同测试终点,青鳉鱼的繁殖类指标最敏感,其次是生长、生存;相比大型溞的繁殖以及幼溞的生长,其幼溞的蜕皮次数指标更为敏感.因此,低剂量长期暴露下三唑酮会对水生生物的繁殖能力造成一定的损伤,评价其水生态安全应全面考虑不同生物种群的不同测试终点,尤其是鱼类繁殖毒性效应.     

有害甲藻米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）对海洋青鳉鱼（Oryzias melastigm）的急性毒性效应研究

米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）是我国近岸海域常见的有毒有害藻华肇事种,能产生多种毒素,其发生藻华时会使大量鱼类或贝类死亡。本研究从细胞生物学、氧化和免疫酶活性角度研究米氏凯伦藻对海洋青鳉鱼（Oryzias melastigma）的急性毒性效应（72 h）,以期揭示米氏凯伦藻对鱼类的致死原因。组织切片结果表明,高浓度的米氏凯伦藻[（1.37～1.52）×107 cells/L]可以导致海洋青鳉鱼鳃丝断裂,成团状与相邻鳃丝融合,鳃丝上皮细胞的细胞核发生偏移,并使肝细胞出现空泡化现象。高浓度的米氏凯伦藻能够抑制海洋青鳉鱼的鳃和肝组织的SOD酶活性和CAT酶活性,引起海洋青鳉鱼脂质过氧化,导致丙二醛（MDA）含量升高,对组织造成损伤。本研究结果表明,米氏凯伦藻可能通过氧化应激反应使海洋青鳉鱼的鳃和肝组织受损,为深入阐明米氏凯伦藻的毒性机制提供参考。     

Effects of p,p'-DDE exposure on gonadal development and gene expression in Japanese medaka (Oryzias latipes)

Although 1,1-dichloro-2,2-bis(p-chlorophenyl)-ethylene (p,p'-DDE),the major and most persistent metabolite of dichlorodiphenyl-trichloroethane (DDT),was continually detected in wild fishes that showed abnormal gonad development such as intersex,little is known about the impact of p,p'-DDE exposure on gonad development in fishes.To survey the effects of p,p'-DDE on gonadal development and gene expressions,male juvenile (20-d post hatch) Japanese medaka (Oryzias latipes) was exposed to 1,5,20,and 100 μg/L p,p'-DDE for two months.Increased hepatosomatic index (HSI) and decreased gonadosomatic index (GSI) were found in the p,p'-DDE-treated groups.Intersex was found in 100 μg/L p,p'-DDE exposure group,as well as 100 ng/L 17α-ethynylestradiol (EE2)group.By quantitative real-time RT-PCR,it was found that gene expressions of vitellogenins (VTG-1,VTG-2),choriogenins (CHG-H,CHG-L),and estrogen receptor α (ER-α) in the liver of the fish were significantly up-regulated by p,p'-DDE exposure.VTC-1 and VTG-2 were recommended as the preferred biomarker for assessing anti-androgenic p,p'-DDE because they were the highest up-regulated among the genes and showed good dose-response relationship.The up-regulated ER-α suggested that a potential synergetic effect would occur when p,p'-DDE coexists with other ER-α-binding endocrine-disrupting chemicals (EDCs).     

Effects of p,p′-DDE exposure on gonadal development and gene expression in Japanese medaka （Oryzias latipes）

Although 1,1-dichloro-2,2-bis（p-chlorophenyl）-ethylene （p,p′-DDE）, the major and most persistent metabolite of dichlorodiphenyltrichloroethane （DDT）, was continually detected in wild fishes that showed abnormal gonad development such as intersex, little is known about the impact of p,p′-DDE exposure on gonad development in fishes. To survey the effects of p,p′-DDE on gonadal development and gene expressions, male juvenile （20-d post hatch） Japanese medaka （Oryzias latipes） was exposed to 1, 5, 20, and 100 μg/L p,p′-DDE for two months. Increased hepatosomatic index （HSI） and decreased gonadosomatic index （GSI） were found in the p,p′-DDE-treated groups. Intersex was found in 100 μg/L p,p′-DDE exposure group, as well as 100 ng/L 17α-ethynylestradiol （EE2） group. By quantitative real-time RT-PCR, it was found that gene expressions of vitellogenins （VTG-1, VTG-2）, choriogenins （CHG-H, CHG-L）, and estrogen receptor α （ER-α） in the liver of the fish were significantly up-regulated by p,p′-DDE exposure. VTG-1 and VTG- 2 were recommended as the preferred biomarker for assessing anti-androgenic p,p′-DDE because they were the highest up-regulated among the genes and showed good dose-response relationship. The up-regulated ER-α suggested that a potential synergetic effect would occur when p,p′-DDE coexists with other ER-α-binding endocrine-disrupting chemicals （EDCs）.     

以梭鱼金属硫蛋白基因表达监测海洋重金属污染

分离了梭鱼金属硫蛋白132个碱基对应44个氨基酸的部分基因序列,以此为基础建立了分析梭鱼金属硫蛋白基因表达的实时定量PCR方法,并用于分析渤海南戴河和大神堂近岸海域野生梭鱼金属硫蛋白基因的表达.结果表明,南戴河野生梭鱼金属硫蛋白基因的表达水平(雄鱼:0.012 ± 0.0064 copies/copy β-actin;雌鱼:0.0099 ± 0.0042 copies/copy β-actin)明显高于大神堂野生梭鱼的表达水平(雄鱼:0.0017± 0.0011 copies/copy β-actin;雌鱼:0.0014 ± 0.00095 copies/copy β-actin).该结果与两地野生梭鱼体内重金属残留水平相一致,提示梭鱼金属硫蛋白基因可作为监测海洋重金属污染的敏感标志物之一.     

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.