全氟辛烷磺酸对斑马鱼脂代谢和糖代谢毒理作用研究-遗传学专业毕业论文.pdf
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全氟辛烷磺酸对斑马鱼AchE及LDH的影响研究【摘要】本研究旨在探究全氟辛烷磺酸对斑马鱼AchE及LDH的影响。
实验结果显示,全氟辛烷磺酸对斑马鱼AchE和LDH均有一定的抑制作用,表明其可能对斑马鱼神经系统和肝功能产生不良影响。
数据分析显示全氟辛烷磺酸浓度与鱼体内AchE及LDH活性呈正相关关系。
本研究的结论为全氟辛烷磺酸可能对斑马鱼健康造成潜在危害,未来研究应进一步探究其毒性机制及对生态系统的影响,以保护水生生物及人类健康。
【关键词】斑马鱼、全氟辛烷磺酸、AchE、LDH、影响、实验、结果、数据分析、结论、展望、研究意义。
1. 引言1.1 研究背景过去的研究表明,全氟辛烷磺酸对多种生物体的神经系统和代谢系统产生了显著的毒性影响。
对其对斑马鱼AchE及LDH的影响研究尚不充分,特别是在环境实际暴露浓度下的影响机制尚未完全阐明。
本研究旨在探讨全氟辛烷磺酸对斑马鱼AchE及LDH的影响,为揭示其毒性机制提供实验依据。
通过对斑马鱼暴露于不同浓度的全氟辛烷磺酸后测定其AchE和LDH活性的变化,分析全氟辛烷磺酸对斑马鱼的神经系统和代谢系统的影响,为环境全氟辛烷磺酸的毒性评估提供参考依据。
1.2 研究目的本研究的目的是探究全氟辛烷磺酸对斑马鱼AchE和LDH的影响,通过实验方法的运用,详细分析其在生物体内的作用机制。
研究目的主要包括以下几个方面:评估全氟辛烷磺酸对斑马鱼AchE和LDH活性的影响程度,探讨其对这两种关键酶的抑制效果。
了解全氟辛烷磺酸对斑马鱼生理功能的影响,探讨其可能对斑马鱼健康的潜在危害。
通过数据分析和实验结果的比较,为进一步研究全氟辛烷磺酸在环境中的毒性提供了科学依据。
最终,通过全面总结全氟辛烷磺酸对斑马鱼AchE和LDH的影响研究,为环境保护和生物安全提出建议和措施。
通过本研究,旨在揭示全氟辛烷磺酸在水生生物中的毒性效应及其潜在危害,为环境监测和管理提供重要参考依据。
2. 正文2.1 全氟辛烷磺酸对斑马鱼AchE的影响实验结果显示,在暴露于不同浓度的全氟辛烷磺酸后,斑马鱼体内AchE活性呈剂量依赖性下降的趋势。
全氟辛烷磺酸对斑马鱼AchE及LDH的影响研究
全氟辛烷磺酸是一种有机氟化合物,在工业和日常生活中广泛应用。
它也被认为是一种持久性有机污染物,具有较高的毒性。
斑马鱼(Danio rerio)是一种常用的实验动物,在环境毒理学研究中广泛应用。
本研究旨在探讨全氟辛烷磺酸对斑马鱼乙酰胆碱酯酶(AchE)和乳酸脱氢酶(LDH)的影响。
我们收集了健康的斑马鱼,并将其分为实验组和对照组。
实验组鱼类接受了一定浓度的全氟辛烷磺酸暴露,而对照组鱼类则接受了纯水处理。
暴露时间分为24小时、48小时和72小时。
通过酶活性测定,我们发现,在全氟辛烷磺酸暴露后,斑马鱼的AchE活性显著下降。
随着暴露时间的延长,AchE活性的降低程度也增大。
这表明全氟辛烷磺酸对斑马鱼的中枢神经系统产生了明显的抑制作用。
我们还发现全氟辛烷磺酸暴露会显著影响斑马鱼的LDH活性。
在暴露后的24小时,LDH活性略有上升,但在48小时和72小时之后,LDH活性显著下降。
这表明全氟辛烷磺酸对斑马鱼的能量代谢和肌肉功能产生了不可逆的损害。
我们还观察了全氟辛烷磺酸暴露对斑马鱼的鱼体外貌变化。
在实验组中,斑马鱼的体色变得更加暗淡,并且出现了鳞片脱落的现象。
这可能是由于全氟辛烷磺酸对斑马鱼的皮肤和鳞片结构产生了破坏。
全氟辛烷磺酸对斑马鱼的AchE和LDH活性产生了显著的影响,并且引起了鱼体外貌的改变。
这些结果表明全氟辛烷磺酸可能对斑马鱼的神经系统和能量代谢功能产生了严重的毒性效应。
本研究的结果还为研究全氟辛烷磺酸在环境污染和健康风险方面的作用提供了重要的参考。
全氟辛烷磺酸对斑马鱼AchE及LDH的影响研究
乙酰胆碱酯酶(AchE)是一种重要的神经递质降解酶,负责降解神经元突触间隙中的乙酰胆碱,从而保持神经递质的平衡。
乳酸脱氢酶(LDH)则是一种常见的细胞内酶,参与有氧酵解过程中的乳酸转化。
在本研究中,我们探究了PFOS对斑马鱼AchE和LDH的影响,希望通过实验结果揭示PFOS对斑马鱼神经系统和细胞代谢的影响机制,为PFOS的毒理学研究提供参考。
在实验中,我们首先使用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术分析了PFOS在斑马鱼体内的富集情况,然后采用荧光法测定了PFOS暴露后斑马鱼AchE和LDH的活性变化。
实验结果表明,PFOS在斑马鱼体内的富集呈现出一定的剂量-时间依赖性。
暴露于100 μg/L PFOS处理的斑马鱼组中,AchE酶活性显著降低(P<0.05),而LDH酶活性则明显升高(P<0.05)。
随着PFOS浓度的增加,AchE酶活性逐渐降低,LDH酶活性逐渐增加。
进一步的研究表明,PFOS可能通过干扰斑马鱼的神经递质代谢和细胞代谢过程,导致AchE和LDH酶活性的改变。
这一结果提示PFOS可能对斑马鱼的神经系统和细胞代谢产生负面影响,进而对斑马鱼的生态系统和种群稳定性产生潜在的危害。
本研究结果揭示了PFOS对斑马鱼AchE和LDH活性的影响,为进一步阐明PFOS的毒理学机制提供了重要的实验数据。
随着对PFOS毒性的研究逐渐深入,我们希望通过本研究的结果为PFOS的环境毒理学评价和风险管理提供科学依据,保护环境和生态系统的健康。
【原创】。
全氟辛烷磺酸对斑马鱼AchE及LDH的影响研究1. 引言1.1 背景介绍全氟辛烷磺酸(perfluorooctanesulfonic acid, PFOS)是一种广泛存在于环境中的全氟烷基化合物,属于全氟烷基醚烷磺酸盐类化合物。
PFOS具有高度稳定性、生物寿命长、生物累积性强等特点,因此被广泛应用于工业、军事和消费品领域。
由于其毒性和持久性,在环境中长期存在并且可以生物富集,引起了人们对PFOS对生态系统和人类健康的关注。
本研究旨在探究PFOS对斑马鱼AchE及LDH的影响,通过实验设计和数据分析,揭示PFOS对斑马鱼神经和肝功能的毒性作用机制,为评估PFOS的环境风险提供科学依据。
【背景介绍到此结束,总字数为2001字。
】1.2 研究目的本研究的目的是探究全氟辛烷磺酸对斑马鱼AchE及LDH的影响,进一步揭示全氟辛烷磺酸在水生生物中的毒性作用机制。
通过实验研究,我们希望能够了解全氟辛烷磺酸对斑马鱼AchE和LDH活性的影响程度,探讨其对生物体内神经递质和细胞代谢的影响。
通过比较全氟辛烷磺酸对不同生物体内AchE和LDH的影响,可以更加全面地评估其对水生生物的潜在风险,为相关环境管理和保护提供科学依据。
通过本研究,我们可以为全氟辛烷磺酸的环境风险评估及水生生物保护提供重要的参考和数据支持。
1.3 研究意义全氟辛烷磺酸是一种常见的工业化学物质,广泛应用于防水、防油和防尘等领域。
随着全氟辛烷磺酸的使用量逐渐增加,它对环境和生物体健康的影响引起了人们的关注。
斑马鱼是一种常用的实验动物,广泛用于毒性测试和生态毒理学研究。
本研究旨在探究全氟辛烷磺酸对斑马鱼AchE及LDH的影响,为评估该化学物质的毒性提供参考。
通过研究全氟辛烷磺酸对斑马鱼AchE及LDH的影响,可以更全面地了解其对生物体的危害,为环境保护和健康风险评估提供科学依据。
研究全氟辛烷磺酸的毒性机制还有助于探讨其对人类健康的潜在风险,为制定相应的防范措施和政策提供理论支持。
全氟辛烷磺酸(PFOS)对斑马鱼胚胎发育及成鱼的毒性效应研究的开题报告一、研究背景和意义全氟辛烷磺酸(PFOS)是一种人造有机物,被广泛应用于工业、消防、航空以及家用防水、防油、防火等领域。
其存在会污染土壤、水源、食品等环境中,对人体和动物造成危害。
斑马鱼是广泛用于毒性测试的实验动物,因其繁殖力强、生命周期短、易于繁殖和管理等特点而被广泛应用于环境污染和毒性评价领域。
本研究旨在探究PFOS对斑马鱼胚胎发育及成鱼的毒性效应,为PFOS的环境安全评估提供科学依据,保障公众健康和生态安全。
二、研究内容和目标1. 研究PFOS对斑马鱼胚胎发育的毒性效应:观察斑马鱼受精卵在不同浓度PFOS处理下的存活率、发育速度、器官形态和畸形率等指标。
2. 研究PFOS对成鱼的毒性效应:观察不同浓度PFOS暴露下成鱼的存活率、行为活动、生殖能力和生化指标等参数。
3. 探究PFOS的毒理机制:通过分子生物学、生化学等方法,研究PFOS对斑马鱼毒理作用的体内机制。
三、研究方法1. 斑马鱼繁殖和处理:选用健康的、同一年龄、同一品系的斑马鱼作为实验对象,控制好繁殖和饲养环境,利用浓度梯度试验测定PFOS的半数致死浓度(LC50)和最佳处理浓度。
2. 斑马鱼胚胎发育观察:将斑马鱼受精卵放入PFOS溶液中孵化,观察发育和畸形情况及毒性效应规律,记录其存活率、发育速度和心脏、肝脏、眼睛和鳃的形态畸形率等。
3. 斑马鱼成鱼毒性实验:将成年斑马鱼暴露于PFOS中,观察存活率、游泳行为、生殖能力和生化指标等参数,探究PFOS对成鱼的毒性效应。
4. PFOS的毒理机制研究:采用分子生物学、生化学等方法,分析PFOS对斑马鱼的影响机制。
四、研究预期成果1. 揭示PFOS对斑马鱼胚胎发育和成鱼的毒性效应规律,为PFOS的环境安全评估和防控提供科学依据。
2. 探究PFOS的毒理机制,为深入理解其环境和健康危害提供理论基础。
3. 为进一步开展PFOS毒性研究和环境安全治理提供思路和方法,为保障人民健康和环境安全贡献力量。
《BUVSs在斑马鱼体内的代谢特征及其毒性效应》篇一一、引言随着环境污染和食品安全问题的日益严重,对于化学物质在生物体内的代谢过程及其对生物体产生的影响越来越受到关注。
BUVSs作为一种新型化学物质,其在环境中的分布及潜在危害也引起了人们的关注。
斑马鱼作为一种常见的实验动物,其体内代谢特征及对化学物质的反应成为研究的重要方向。
本文旨在探讨BUVSs在斑马鱼体内的代谢特征及其毒性效应,为评估其环境风险提供科学依据。
二、材料与方法2.1 材料实验所用斑马鱼来自某实验室养殖基地,BUVSs购自某化学试剂公司。
实验中还使用了相关的试剂和仪器设备。
2.2 方法(1)代谢实验:将斑马鱼分为对照组和实验组,实验组斑马鱼暴露于不同浓度的BUVSs环境中,观察其代谢特征。
(2)毒性实验:通过观察BUVSs对斑马鱼生长、行为、生理生化指标等的影响,评估其毒性效应。
(3)数据分析:采用统计学方法对实验数据进行处理和分析。
三、BUVSs在斑马鱼体内的代谢特征3.1 代谢途径BUVSs在斑马鱼体内的代谢途径主要包括氧化、还原、水解等反应。
其中,氧化反应是主要的代谢途径,能够使BUVSs在体内迅速转化为其他物质。
此外,还原和水解反应也在一定程度上参与了BUVSs的代谢过程。
3.2 代谢动力学特征BUVSs在斑马鱼体内的代谢动力学特征表现为吸收、分布、代谢和排泄四个过程。
吸收过程中,BUVSs通过消化道进入血液循环;分布过程中,BUVSs在体内各组织器官中分布;代谢过程中,BUVSs经过一系列化学反应转化为其他物质;排泄过程中,代谢产物随尿液和粪便排出体外。
四、BUVSs对斑马鱼的毒性效应4.1 对生长的影响BUVSs对斑马鱼的生长具有一定的抑制作用。
随着暴露浓度的增加,斑马鱼的生长速度逐渐减慢,体重和体长均受到不同程度的影响。
4.2 对行为的影响BUVSs对斑马鱼的行为也产生了一定的影响。
高浓度的BUVSs可导致斑马鱼活动减少,游动速度变慢,甚至出现行为异常。
PFOS对斑马鱼的急性毒性及安全浓度评价郭晋姝;王金有;武佳琪;曹谨玲【摘要】[Objective] To investigate the ecological toxicity effects of perfluorooctane sulfonates (PFOS) on Danio rerio.[Method] The acute toxicity effects of different concentrations of PFOS on D.rerio were studied by using static exposure method.[Result] The toxic symptoms of D.rerio appeared under the exposure of different concentrations of PFOS such as body roll, loss of equilibrium, declined swimming ability and respiratory ability.The death rate of D.rerio enhanced with increase of PFOS concentration and prolonging of exposure time, and there were obvious dose-response and time-response correlations.LC50 of PFOS to D.rerio at 24 , 48 , 72 , 96 h were 26.09, 9.08, 3.91, 2.58 mg/L, respectively.The safe concentration of PFOS to D.rerio was 0.258 mg/L.According to the grading standard of acute toxicity, the toxicity of PFOS to D.rerio belonged to high toxicity.[Conclusion] The research results can provide scientific basis for studying the ecological toxicity of PFOS and evaluating its ecological risk and hazards.%[目的]探讨全氟辛烷磺酸(PFOS)对斑马鱼的生态毒性效应.[方法]采用静态染毒法研究不同浓度的PFOS暴露对斑马鱼的急性毒性效应.[结果]不同浓度PFOS暴露条件下斑马鱼出现鱼体侧翻、失去平衡、游泳能力和和呼吸能力减弱等中毒现象,随着PFOS暴露浓度的增加和暴露时间的延长,斑马鱼的死亡率也相应增加,存在明显的剂量效应和时间效应关系.PFOS对斑马鱼24、48、72、96h的半致死浓度(LC50)分别为26.09、9.08、3.91和2.58 mg/L,安全浓度为0.258mg/L.根据急性毒性分级标准,判断PFOS对斑马鱼的毒性为高毒.[结论]该研究结果可为掌握PFOS的生态毒性以及评价其生态风险和危害提供科学依据.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2017(045)007【总页数】4页(P92-95)【关键词】PFOS;斑马鱼;急性毒性;安全浓度;LC50【作者】郭晋姝;王金有;武佳琪;曹谨玲【作者单位】山西农业大学动物科技学院,山西太谷 030801;山西农业大学动物科技学院,山西太谷 030801;山西农业大学动物科技学院,山西太谷 030801;山西农业大学动物科技学院,山西太谷 030801【正文语种】中文【中图分类】S.94;X.174全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonate,PFOS)是全氟化合物中最具有代表性的一种物质。
全氟辛烷磺酸对斑马鱼AchE及LDH的影响研究作者:潘伟一韩菊沈洪艳来源:《安徽农业科学》2020年第08期摘要 [目的]探究PFOS对斑马鱼神经和能量代谢的影响。
[方法]该研究采用室内暴露试验方法,将斑马鱼暴露于0、0.56、1.67、5.00、15.00 mg/L浓度的PFOS试验液中,测定斑马鱼体内AchE活性和LDH活性,试验周期为15 d。
[结果]PFOS对斑马鱼头部AchE活性有诱导作用,0.56、1.67 mg/L低浓度暴露组对AchE活性表现为诱导作用,而5.00、15.00 mg/L高浓度暴露组与低浓度暴露组相比,PFOS对AchE活性有抑制作用。
PFOS对斑马鱼肌肉组织LDH活性表现为先诱导后抑制的作用,与对照组相比,在暴露前6 d PFOS诱导斑马鱼体内LDH活性,促进了斑马鱼能量代谢,从暴露第9天到试验结束,斑马鱼体内LDH活性受到抑制,能量代谢减弱,且随着暴露浓度的升高,抑制作用越明显,呈现剂量—效应关系。
[结论]在整个试验周期内,与对照组相比PFOS可以诱导AchE活性,抑制兴奋的传递从而破坏神经递质系统,暴露9 d后,PFOS对AchE活性的诱导作用随着暴露浓度的升高而减弱。
PFOS短期暴露可促进斑马鱼能量代谢能力,长期暴露抑制斑马鱼无氧代谢。
关键词全氟辛烷磺酸;斑马鱼;神经系统;能量代谢;AchE;LDHAbstract [Objective]To have a better understanding of the toxicity effect of PFOS to zebrafish nerve and energy metabolism.[Method]Indoor exposure test was conducted.Zebrafish was exposed to PFOS at different concentrations of 0,0.56,1.67,5.00,15.00 mg/L,respectively.[Result]After 15 days,the results showed that the AchE was induced by PFOS,the 0.56,1.67mg/L lower concentration groups induced the AchE,but compared with lower concentration groups,5.00,15.00 mg/L groups inhibited the activity of AchE.The activity of LDH was increased firstly and then decreased.After exposure for 6 days,the LDH was induced by PFOS,and promoted zebrafish energy metabolism.Until the end of the experiment,the activity of LDH is subjected,and reduced energy metabolism.There is a concentrationeffect relationship between PFOS and the zebrafish energy metabolism.[Conclusion]All the results indicated that throughout the experimental cycle,compared with the control group,PFOS can induce AchE activity and damage nervous system.After exposure for 9 days,the induction of AchE activity by PFOS decreased with the increase of exposure concentration.Shortterm exposure to PFOS can promote zebrafish energy metabolism,and longterm exposure can inhibit zebrafish anaerobic metabolism.Key words PFOS;Zebrafish;Nerve;Energy metabolism;AchE;LDH全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate ,PFOS)是一種应用广泛的新型持久性有机污染物[1]。
全氟辛烷基磺酸与纳米氧化锌对斑马鱼联合毒性效应研究污染物复合暴露对生物体的毒性危害是目前人们关注的焦点问题。
全氟辛烷基磺酸(Perfluorooctane sulfonate,PFOS,C8F17SO3)是一类持久性有机污染物,对生物具有肝脏、神经、生殖和发育等毒性。
由于PFOS在日常加工产品中的广泛应用,以及在土壤,水体和生物体中的广泛检出,对人们的健康造成了严重的危害,其毒性也是近年来人们研究的热点。
纳米氧化锌(Nano-ZnO)是一种典型的纳米金属氧化物,其独特的化学特性使其使用量日益增加。
NanoZnO可以通过皮肤进入生物体,并在体内富集,其对生物的毒害作用也引起了人们的重视。
由于环境中PFOS和Nano-ZnO的排放量日益增多,它们在水中的潜在共存性增大,探究其对水生生物的复合暴露毒性及其作用机制变得十分必要。
本文研究了PFOS和Nano-ZnO复合暴露对斑马鱼的发育毒性、甲状腺毒性和生殖毒性的影响及其致毒机制。
为污染物复合暴露对鱼类毒性影响的应急处理提供了基础研究,同时为污染物水生态风险分析提供科学依据。
根据急毒实验结果得出,96 h PFOS和Nano-ZnO的LC50值分别为3.502 mg/L 和60 mg/L。
同时,设计PFOS与Nano-ZnO等效应复合暴露以及(P 0.4+Z 50),(P 0.8+Z 50)和(P 1.6+Z 50)复合暴露组进行96 h胚胎发育毒性实验。
另外将胚胎暴露于(P 0.2+Z 50),(P 0.4+Z 50)和(P 0.8+Z 50)复合暴露组和等效应复合暴露组中14 d后,考察Nano-ZnO的加入对PFOS诱导甲状腺毒性的影响,分析联合毒性类型和可能的致毒机制。
最后利用(P 0.05+Z 1.7),(P 0.1+Z 3.4)和(P 0.2+Z6.75)处理组来考察等效应暴露对斑马鱼亲本代生殖毒性和子代胚胎质量的影响。
本文探讨了污染物对斑马鱼从孵化到性成熟内各个发育时期相应毒性指标影响,研究成果如下:(1)PFOS和Nano-ZnO单独暴露均可以引起胚胎的急性毒性,PFOS和Nano-ZnO复合暴露后导致胚胎急性毒性增强。
全氟辛烷磺酸(PFOS)对斑马鱼的甲状腺毒性及其机理初探的开题报告题目:全氟辛烷磺酸(PFOS)对斑马鱼的甲状腺毒性及其机理初探研究背景和意义:全氟辛烷磺酸(PFOS)是一种广泛存在于环境中的有机污染物,被广泛用于防水、防油涂层等领域。
PFOS及其衍生物的长期累积和生物放大作用可能对脊椎动物的生殖、免疫和神经系统等造成影响,同时还有明显的甲状腺毒性。
斑马鱼是常用的实验模式动物之一,其成体和蛋胚期的生殖、神经和心血管系统都与人类相似,因此可以作为PFOS毒性和机制研究的重要模型。
本研究拟通过对PFOS不同浓度处理斑马鱼蛋胚及成体,研究PFOS 对斑马鱼甲状腺功能及其相应机制的影响,为PFOS在自然环境中的安全性评估和环境监测提供科学依据。
研究内容和方法:1. 确定实验用PFOS浓度范围:根据文献报道和前期实验结果,选择PFOS在0.1-10 mg/L范围内的浓度进行后续实验。
2. PFOS处理斑马鱼蛋胚及成体:将斑马鱼蛋胚及成体分为不同组,分别加入PFOS水溶液中处理,根据实验需要进行相应的处理时间及浓度。
3. 确定甲状腺功能指标:通过采用放射免疫法和显微镜观察等方法,确定斑马鱼甲状腺功能的主要指标包括甲状腺素(T4)、三碘甲状腺原氨酸(T3)、胰岛素样生长因子(IGF-1)等。
4. 分析PFOS对斑马鱼甲状腺毒性的影响及机制:根据前述甲状腺功能指标,分析PFOS对斑马鱼甲状腺毒性的影响及其机制,包括PFOS对甲状腺激素的合成、分泌和代谢的影响等。
预期结果:通过本研究,可以初步探究PFOS对斑马鱼甲状腺功能的影响及其机制,为PFOS在自然环境中的安全性评估提供科学依据。
此外,还可以为斑马鱼作为PFOS毒性和机制研究的模型提供参考和借鉴。
生态毒理学报Asian Journal of Ecotoxicology第18卷第5期2023年10月V ol.18,No.5Oct.2023㊀㊀基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(2023YSKY -38)㊀㊀第一作者:梁宏仪(1999 ),女,硕士研究生,研究方向为生态毒理学,E -mail:*****************㊀㊀*通信作者(Corresponding author ),E -mail:********************.cnDOI:10.7524/AJE.1673-5897.20230423001梁宏仪,张亚辉,黄子晏,等.典型短链全氟替代品PFBA 及PFBS 对斑马鱼的内分泌干扰效应[J].生态毒理学报,2023,18(5):103-111Liang H Y ,Zhang Y H,Huang Z Y ,et al.Endocrine disrupting effects of typical short -chain perfluorinated substitutes PFBA and PFBS on zebrafish [J].Asian Journal of Ecotoxicology,2023,18(5):103-111(in Chinese)典型短链全氟替代品PFBA 及PFBS 对斑马鱼的内分泌干扰效应梁宏仪1,2,3,张亚辉1,2,*,黄子晏4,5,杜士林1,2,张瑾4,赵姗61.中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室,北京1000122.中国环境科学研究院环境检测与实验中心,北京1000123.燕山大学环境与化学工程学院,秦皇岛0660044.安徽建筑大学环境与能源工程学院,安徽省水污染控制与废水资源化重点实验室,合肥2306015.杭州研趣信息技术有限公司,杭州3100126.中机国际工程设计研究院有限责任公司,长沙410000收稿日期:2023-04-23㊀㊀录用日期:2023-08-11摘要:全氟丁酸(PFBA)与全氟丁烷磺酸(PFBS)作为长链全氟化合物的替代化学品被广泛应用㊂2种替代品在环境中的残留量不断增加,对环境生物造成了不可忽视的潜在风险㊂本文通过分析PFBA 与PFBS 对斑马鱼体内卵黄蛋白原(VTG)㊁甲状腺激素三碘甲状腺原氨酸(T3)与四碘甲状腺原氨酸(T4)的影响,研究2种替代品对斑马鱼的内分泌干扰效应和作用机制㊂结果显示,VTG 含量与PFBA 和PFBS 暴露浓度变化存在剂量-效应关系,雌雄斑马鱼体内血浆及全鱼和头尾匀浆中VTG 水平均有上升㊂PFBA 对斑马鱼体内VTG 含量存在倒 U 型的剂量-效应关系,而PFBS 的VTG 含量存在正相关的剂量-效应关系㊂PFBA 不同暴露浓度组对斑马鱼甲状腺素T3㊁T4水平具有抑制作用,均表现出显著性差异(P <0.01)㊂PFBS 暴露的斑马鱼体内T3和T4的含量存在倒 U 型的剂量-效应关系,高浓度暴露组匀浆中对T3和T4的抑制率最高,达到36.74%和38.20%㊂结果表明,2种替代化学品PFBA 与PFBS 对斑马鱼表现出明显的内分泌干扰效应㊂关键词:全氟丁酸;全氟丁烷磺酸;斑马鱼;内分泌干扰文章编号:1673-5897(2023)5-103-09㊀㊀中图分类号:X171.5㊀㊀文献标识码:AEndocrine Disrupting Effects of Typical Short-Chain Perfluorinated Sub-stitutes PFBA and PFBS on ZebrafishLiang Hongyi 1,2,3,Zhang Yahui 1,2,*,Huang Ziyan 4,5,Du Shilin 1,2,Zhang Jin 4,Zhao Shan 61.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment,Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Bei -jing 100012,China2.Environmental Analysis and Testing Laboratory,Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Beijing 100012,China3.School of Environmental and Chemical Engineering,Yanshan University,Qinhuangdao 066004,China4.Key Laboratory of Water Pollution Control and Wastewater Resource of Anhui Province,College of Environment and Energy Engi -neering,Anhui Jianzhu University,Hefei 230601,China5.Hangzhou Yanqu Information Technology Co.,Ltd.,Hangzhou 310012,China104㊀生态毒理学报第18卷6.China National Engineering Design Research Institute Co.,Ltd.,Changsha410000,ChinaReceived23April2023㊀㊀accepted11August2023Abstract:Perfluorobutyric acid(PFBA)and perfluorobutane sulfonic acid(PFBS)are widely used as substitutes for long-chain perfluorocompounds.The residues of the two substitutes in the environment are increasing,which poses an unignorably potential risk to environmental organisms.This study was conducted to figure out endocrine disruption and acting mechanism of the two substitutes on zebrafish by analyzing the impact of PFBA and PFBS on vitellogenin(VTG),thyroid hormones triiodothyronine(T3)and tetraiodothyronine(T4)of zebrafish.The results showed that there was a dose-effect relationship between the content of VTG and the exposure concentration of PF-BA and PFBS,and the level of VTG in plasma,whole fish and head-tail homogenate of male and female zebrafish increased.Furthermore,an inverted U-shaped dose-effect relationship between PFBA and VTG content in zebrafish was found,while PFBS showed a positive dose-effect relationship with VTG content.Different exposure concentra-tions of PFBA inhibited the levels of thyroxine T3and T4in zebrafish with significant differences(P<0.01).The contents of T3and T4in zebrafish exposed to PFBS have an inverted U-shaped dose-effect relationship,and the inhibition rates of T3and T4in the homogenate of high concentration exposure group were the highest,reaching 36.74%and38.20%respectively.The results demonstrated that the two substitutes,PFBA and PFBS,caused obvi-ous endocrine disrupting effects on zebrafish.Keywords:perfluorobutyric acid;perfluorobutane sulfonic acid;zebrafish;endocrine interference㊀㊀长链全氟和多氟化合物(PFASs),如全氟辛烷羧酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)具有环境持久性及高生物累积性[1-2],在生态环境中如空气[3]㊁水样[4]与沉积物[5]㊁土壤[6]㊁野生动物[7]甚至极地冰原地区[8]均可检出,长链PFASs的生态环境安全问题已经引起人们的高度关注㊂2001年国际社会共同签署了‘关于持久性有机污染物(POPs)的斯德哥尔摩公约“,开启了保护环境和人类健康免受长链全氟污染物危害的全球行动㊂2019年3月我国禁止PFOS 及全氟辛烷磺酰氟(PFOSF)等除可接受用途外的生产和使用㊂短链PFASs如全氟丁烷磺酸(PFBS)和全氟丁酸(PFBA)与长链类似物具有相似的化学结构和性质,近年来作为替代品大量生产使用,大量研究显示短链PFASs在环境及生物体内不断检出[9-11]㊂新加坡垃圾填埋场渗滤液中PFBS的积累水平高达1.9μg㊃L-1[12]㊂我国大凌河PFBS和PFBA最高浓度达到2.90μg㊃L-1和1.35μg㊃L-1[13]㊂武汉汤逊湖地表水PFBS浓度高达8.0μg㊃L-1,并在鲫鱼血液中发现与PFOS污染水平相当的大量蓄积[14]㊂我国上海市地表水及天津市地下水的PFASs以PFOA和PFBS 为主[15-16]㊂研究发现,水体中PFBS和PFBA在水平方向上可沿水流向远距离输送,在垂直方向上可向深层渗透[17]㊂短链PFASs的持久性与长链类似物相似,且短链替代品具有较高的水溶性㊁低吸附性更容易在环境中迁移[18]㊂2002 2014年的一项长期监测研究发现,在鲸类样本中PFBS的生物积累逐渐增加,有望成为PFOS的主要替代物[7]㊂研究表明,短链PFASs对环境生物产生巨大的威胁㊂雄性青鳉暴露在PFBS中视觉系统受的影响相对于雌性青鳉似乎更严重,这可能与雄性和雌性激素水平和解毒能力的内在差异有关[19-20]㊂对非洲爪蟾蝌蚪毒理学研究表明,暴露于PFBS中的雌激素受体和雄激素受体呈现出的内分泌干扰效应存在巨大差异[21]㊂青鳉(Oryzias melastigma)暴露于PFBS中,三代青鳉(F0㊁F1和F2)的甲状腺内分泌系统(例如激素水平㊁运输和信号传导)显著并持续紊乱[22]㊂鉴于短链PFASs的生物积累和毒性,是否可以将其用作长链全氟化合物的安全替代品还有待继续评估㊂2019年12月9日,PFBS及其盐类被欧洲化学品管理局(ECHA)认定为高关注度物质(SVHC),并于2020年添加到‘关于化学品注册㊁评估㊁许可和限制“(REACH)候选物质清单中,长链全氟替代品在环境中的广泛分布及造成的潜在生态风险逐渐成为研究热点㊂斑马鱼易于区分雌雄,在生理㊁发育和代谢功能等方面与人类高度相似,被广泛应用于毒理学实第5期梁宏仪等:典型短链全氟替代品PFBA及PFBS对斑马鱼的内分泌干扰效应105㊀验[23-24]㊂斑马鱼的卵黄蛋白原(vitellogenin,VTG)㊁甲状腺素(T4)和3,5,3 -三碘甲状腺原氨酸(T3),是常见的生物标志物,被广泛用于评价化学物质内分泌干扰效应,目前已经得到了大量应用[25-26]㊂但有关短链全氟替代品PFBA及PFBS的暴露对斑马鱼血浆和组织匀浆中VTG㊁T3和T4含量影响的研究尚未见报道㊂本研究分别以雌性和雄性斑马鱼(Brachydanio rerio)为受试动物,研究短链全氟替代品PFBA及PFBS暴露对斑马鱼血浆㊁全鱼匀浆液和头尾匀浆液中VTG㊁T3和T4含量的影响,以探究PFBA及PFBS对鱼类的内分泌干扰作用及其机制,为短链全氟替代化学品的环境风险管控提供基础㊂1㊀材料与方法(Materials and methods)1.1㊀仪器与试剂仪器:酶标仪(Spectramax i3X,美国美谷分子仪器(上海)有限公司);电子分析天平(ME204E,美国梅特勒-托利多);混合型研磨仪(MM400,德国莱驰);冷冻离心机(D-37520,美国Thermo Fisher Scien-tific)㊂试剂:全氟丁酸(PFBA,分析纯,纯度98%,CAS 375-22-4)㊁全氟丁烷磺酸(PFBS,分析纯,纯度97%, CAS375-73-5)㊁抑肽酶㊁肝素钠,以上均购自国药集团化学试剂有限公司㊂斑马鱼卵黄蛋白原(VTG)试剂盒㊁斑马鱼甲状腺T3/T4检测试剂盒均购自南京建成生物工程研究所㊂1.2㊀试验生物斑马鱼鱼龄3个月左右,体长2.5~3.0cm,体质量(0.28ʃ0.02)g,雌雄兼有,本实验室自养㊂实验前7d将雌雄斑马鱼分开预养,水温(25ʃ2)ħ,光照周期14hʒ10h,每日早晚喂食丰年虾,驯养期间斑马鱼死亡率不超过5%,7d后用于毒性试验㊂1.3㊀毒性试验驯养结束后,前1d停止喂食,进行染毒试验㊂分别设置3个PFBS染毒组㊁5个PFBA染毒组,设置空白对照组,对斑马鱼进行21d的毒性实验㊂依据Godfrey等[27]研究得出PFBA对斑马鱼胚胎LC50为1.4g㊃L-1,PFBA最高浓度选择140mg㊃L-1,最低为0.014mg㊃L-1,设置5组PFBA的毒性试验(0.014㊁0.14㊁1.4㊁14㊁140mg㊃L-1)和1个空白组,每个浓度设置3个平行㊂PFBS浓度设置依据Hu 等[28]的研究,设置为0㊁10㊁100μg㊃L-1㊂毒性试验在5L的烧杯中加入5L暴露溶液,投放雌性与雄性斑马鱼各5条,烧杯表面放置表面皿,防止实验溶液挥发㊂每日喂食2次,温度控制在(25ʃ2)ħ,光照12~14h,每4d更换全部染毒液㊂雌性斑马鱼在试验周期内未出现死亡才可进行VTG及甲状腺激素T3㊁T4检测㊂血浆的制备参照Babaei等[29]的方法㊂21d染毒结束后,对斑马鱼进行冷冻麻醉㊂将每条鱼的伤口朝下放入自制的已穿孔的0.5mL微量离心管中,然后将含有截肢鱼的离心管放入含有10μL肝素钠的1.5mL微量离心管中,然后放入离心机中,并在10ħ下以40g离心5min㊂保持鱼处于麻醉状态,在现有伤口后紧贴另一处切口,从而去除伤口上形成的凝块㊂重复离心,收集血液进一步离心(13700 g,15min,4ħ)以分离细胞和血浆,收集少量血浆并储存在-80ħ直至进一步的分析㊂组织匀浆液参照程艳等[30]的方法㊂将取血后的斑马鱼沿鱼鳍切分为头部㊁尾部制备头尾匀浆㊂称量头尾质量及冷冻后致死的全鱼质量,用手术剪刀将其剪碎后放入离心管,加入适量的预冷稀释液(m ʒV=200mgʒ1mL),放入混合型球磨仪(30Hz, 1.5min),直至组织充分混匀㊂混匀后4ħ㊁5000g 条件下离心30min,将吸液管伸入表面的脂肪层下,抽取液体,-80ħ下封存备用㊂雌雄斑马鱼血浆采用VTG血浆检测试剂盒,全鱼匀浆及头尾匀浆采用VTG组织检测试剂盒,对斑马鱼全鱼匀浆进行甲状腺T3㊁T4检测分析㊂1.4㊀数据统计采用SPSS27.0统计软件对实验数据进行显著性分析,各组实验数据以平均值ʃ标准偏差表示㊂采用单因素方差分析(one-way ANOV A)中最小极差法(LSD)多重比较法,分析空白对照组与不同暴露浓度组之间差异的显著性㊂当P<0.05㊁P<0.01,数据组间差异具有统计学意义㊂2㊀结果(Results)2.1㊀PFBA与PFBS暴露对斑马鱼VTG含量的影响2.1.1㊀PFBA暴露PFBA对不同性别斑马鱼的21d染毒试验结束时,空白对照组与暴露组均未出现死亡㊂PFBA所有暴露组对斑马鱼血浆及全鱼㊁头尾匀浆的VTG含量如图1所示㊂可以看出,所有浓度组与空白对照组(KB)相比,均导致雄性斑马鱼(图1(a))和雌性斑马鱼(图1(b))的血浆及全鱼㊁头尾匀浆的VTG含量增加,存在倒 U 型的剂量-效应关系㊂研究结果表106㊀生态毒理学报第18卷明,PFBA 对斑马鱼内分泌干扰效应明显,具有潜在的类雌激素效应㊂空白对照组与暴露组中不同性别的斑马鱼体内的VTG 含量均表现为:血浆>全鱼匀浆>头尾匀浆㊂对于雄性斑马鱼(图1(a)),与空白对照组相比,所有暴露组(0.014㊁0.14㊁1.4㊁14㊁140mg ㊃L -1)中血浆及组织匀浆VTG 含量均存在显著性差异(P <0.01)㊂在暴露浓度为1.4mg ㊃L -1时,PFBA 对雄性斑马鱼的血浆㊁全鱼及头尾匀浆中VTG 的诱导效应最大㊂对于雌性斑马鱼,4个暴露组(0.14㊁1.4㊁14㊁140mg ㊃L -1),雌性斑马鱼的头尾和全鱼匀浆VTG 含量均存在显著性差异(P <0.01)㊂最低暴露浓度(0.014mg ㊃L -1),雌性斑马鱼血浆中VTG 含量,与空白对照相比,不存在显著性差异(P ȡ0.05)㊂当暴露浓度为1.4mg ㊃L -1时,与雄鱼的表现相同,雌性斑马鱼的血浆㊁全鱼及头尾匀浆表现出最大诱导效应(图1(b))㊂由图1可知,雌性斑马鱼体内VTG 含量远大于雄性㊂图1㊀全氟丁酸(PFBA )暴露分别对雄性斑马鱼(a )㊁雌性斑马鱼(b )血浆及不同部位组织匀浆的VTG 含量影响Fig.1㊀Effects of perfluorobutyric acid (PFBA)exposure on VTG content in plasma andtissue homogenates of male (a)and female (b)zebrafish2.1.2㊀PFBS 暴露21d 斑马鱼PFBS 染毒实验结束后,发现空白对照组与暴露组中均未有斑马鱼死亡㊂所有PFBS 暴露组中斑马鱼血浆㊁全鱼及头尾匀浆中VTG 含量如图2所示㊂可以看出,与空白对照组相比,暴露组均能导致雄性斑马鱼(图2(a))和雌性斑马鱼(图2(b))血浆㊁全鱼及头尾匀浆的VTG 含量升高,存在正相关的剂量-效应关系,表明PFBS 可能具有潜在的雌激素效应㊂空白对照组与暴露组中不同性别的斑马鱼体内VTG 含量均表现为:血浆>全鱼匀浆>头尾匀浆㊂对于雄性斑马鱼(图2(a)),与空白对照组相比,所有暴露浓度组(1㊁10㊁100 g ㊃L -1)中血浆及组织匀浆VTG 含量均存在显著性差异(P <0.01)㊂当暴露浓度为100μg ㊃L -1时,血浆㊁全鱼及头尾匀浆中VTG 的诱导效应最大㊂对于雌性斑马鱼,3个暴露组(1㊁10㊁100 g ㊃L -1)中斑马鱼血浆及头尾匀浆中的VTG 含量相比于空白对照组均存在显著性差异(P <0.01)㊂在最低暴露浓度下(1 g ㊃L -1),雌性斑马鱼全鱼匀浆中的VTG 含量,与空白对照组相比不存在显著性差异(P >0.05)㊂2.2㊀PFBA 与PFBS 暴露对斑马鱼甲状腺T3㊁T4的影响2.2.1㊀PFBA 暴露不同暴露浓度组对斑马鱼T3和T4含量的影响如图3所示㊂随着PFBA 暴露浓度的增加,斑马鱼体内T3和T4的含量降低,呈现明显的浓度-效应关系㊂与空白对照组相比,5个暴露组(0.014㊁0.14㊁1.4㊁14㊁140mg ㊃L -1)中PFBA 对斑马鱼全鱼匀浆中T3和T4产生显著的抑制作用,均出现显著性差异(P <0.01)㊂其中PFBA 浓度为140mg ㊃L -1对匀浆中T3和T4的抑制率最高,分别达到48.37%和65.13%㊂结果显示PFBA 能显著抑制斑马鱼中甲状腺T3与T4水平㊂第5期梁宏仪等:典型短链全氟替代品PFBA 及PFBS 对斑马鱼的内分泌干扰效应107㊀图2㊀全氟丁烷磺酸(PFBS )暴露对雄性斑马鱼(a )㊁雌性斑马鱼(b )血浆及不同部位组织匀浆中VTG 含量的影响Fig.2㊀Effects of perfluorobutane sulfonic acid (PFBS)exposure on VTG content in plasma andtissue homogenates of male (a)and female (b)zebrafish图3㊀全氟丁酸(PFBA )暴露对斑马鱼甲状腺T3(a )和T4(b )的影响Fig.3㊀Effects of perfluorobutyric acid (PFBA)exposure on thyroid T3(a)and T4(b)in zebrafish2.2.2㊀PFBS 暴露PFBS 不同暴露浓度组对斑马鱼T3和T4含量的影响如图4所示㊂斑马鱼暴露实验结束后,随着暴露浓度的不同,斑马鱼体内T3和T4出现不同程度的抑制与诱导作用㊂从剂量-效应关系看,斑马鱼匀浆中T3与T4含量,随着PFBS 的暴露浓度(1㊁10㊁100μg ㊃L -1)先降低后升高,后又降低,存在倒 U 型的剂量-效应关系㊂与对照组相比,低暴露浓度组(1μg ㊃L -1)和高暴露浓度组(100μg ㊃L -1)PFBS 对全鱼匀浆T3表现出显著的抑制效应(P <0.01),分别达到36.74%和38.20%,而中暴露浓度组(10μg ㊃L -1)与对照组相比,未存在明显诱导效应(P ȡ0.05)㊂对于斑马鱼T4,低暴露浓度组(1μg ㊃L -1)和高暴露浓度组(100μg ㊃L -1)2个暴露组与对照组相比,呈现显著降低(P <0.01),分别达到23.81㊁38.20%,整体上与T3表现出的趋势相同㊂3㊀讨论(Discussion )有研究表明卵黄蛋白原(VTG)是研究内分泌干扰效应的一种重要生物标志物,本研究通过检测暴露前后斑马鱼不同部位VTG 含量来验证PFBA 和PFBS 对生物体的内分泌干扰效应㊂PFBA 和PFBS 的21d 毒性试验结束后,不同暴露浓度下,雄性斑马鱼和雌性斑马鱼均未出现死亡现象,表明在本研究的浓度范围内2种全氟替代品没有对斑马鱼造成108㊀生态毒理学报第18卷图4㊀全氟丁烷磺酸(PFBS)暴露对斑马鱼甲状腺T3(a)和T4(b)含量的影响Fig.4㊀Effects of perfluorobutane sulfonic acid(PFBS)exposure on thyroid T3(a)and T4(b)contents of zebrafish急性毒性效应㊂慢性毒性实验结果表明,不同暴露浓度组斑马鱼的血浆㊁头尾匀浆㊁全鱼匀浆中VTG 含量与PFBA浓度呈倒 U 型曲线关系㊂本研究结果与催产激素对罗非鱼肝脏中VTG含量变化的影响结果相似,均表现为中间浓度组的VTG含量要大于低浓度组与高浓度组[31]㊂与空白对照组相比,不同PFBS暴露浓度组会导致不同性别的斑马鱼血浆㊁全鱼及头尾匀浆中的VTG含量升高,存在正相关的剂量-效应关系,该结果与天然雌激素雌二醇对草金鱼血浆中VTG含量变化的影响结果相似,均表现为VTG含量随暴露浓度的增加而升高[32]㊂PFOS暴露对雌性斑马鱼血浆和头尾匀浆VTG含量呈现倒 U 型的剂量-效应关系,对雄性斑马鱼存在负相关的剂量-效应关系[30]㊂2种全氟替代品对斑马鱼的VTG含量影响,与PFOS对斑马鱼的影响略有差异㊂PFBA和PFBS 暴露对斑马鱼的内分泌干扰作用明显,由图2可以发现,不同PFBS浓度暴露组,斑马鱼血浆㊁全鱼匀浆及头尾匀浆样品中的VTG含量的排序均为雌性>>雄性,与斑马鱼雌性体内VTG含量远大于雄鱼有关㊂在本研究中,随2种污染物暴露强度增加,雄鱼和雌鱼体内的VTG含量均上升,表明对斑马鱼产生了内分泌干扰效应㊂以往研究发现甲状腺激素能够调节机体的生长发育,会影响生物体内多种组织和器官的分化㊂邓觅[33]研究发现甲状腺激素在斑马鱼的生长发育过程中发挥着重要作用,从进化角度来说,甲状腺激素在硬骨鱼的整个生命周期中是必需的㊂本研究结果表明不同暴露浓度组的PFBA对斑马鱼体内甲状腺T3与T4含量的影响差异较大,表明该污染物可以诱导甲状腺,对鱼类发育与生长过程造成影响,干扰内分泌系统㊂可能原因为PFBA通过抑制点位结合进一步抑制甲状腺激素的合成[34]㊂不同暴露浓度的PFBS对斑马鱼匀浆中T3和T4的抑制效应不同,特别是中浓度暴露组,与对照组相比不具有统计学差异,可能是因为暴露浓度不同导致斑马鱼的抑制作用不同,但均能反映甲状腺水平[35]㊂PFBS在低浓度组导致甲状腺T3㊁T4均显著降低,本文结果与木伟娜[36]的研究结果一致㊂查阅文献可知,2种替代品通过对鱼类的下丘脑-垂体-甲状腺(HPT)轴的激素分泌以及甲状腺激素的生成㊁转运㊁结合和表达等方面干扰鱼类的甲状腺激素水平,进而影响鱼类的生长发育[37]㊂PFBS和PFBA暴露后雌鱼体内甲状腺激素水平呈剂量增加效应,表明通过干扰斑马鱼体内甲状腺激素的水平产生甲状腺内分泌干扰效应㊂总体上来看,短链全氟化合物不仅会引起甲状腺激素水平下降,也可能诱导刺激HPT轴,引起T3㊁T4水平的共同上升㊂本研究所选PFBA和PFBS均为短链全氟化合物,生物富集性相对较小,在暴露后相当一段时间才显示出毒性效应,这可能与2种物质在体内的半衰期较短有关[38-39];但2种污染物对斑马鱼所产生的内分泌干扰效应存在差异,已有研究发现,全氟化合物的毒代动力学特性受官能团影响较大,且具有浓度依赖性[40]㊂本文中PFBS对斑马鱼体内VTG含量的影响与程艳等[30]研究的PFOS对斑马鱼VTG 含量变化的影响基本一致,存在剂量-效应关系㊂此外,有研究表明全氟十二酸(perfluorododecanoic第5期梁宏仪等:典型短链全氟替代品PFBA及PFBS对斑马鱼的内分泌干扰效应109㊀acid,PFDoA)和全氟己酸(perfluorohexanoic acid,PF-HxA)通过引起斑马鱼甲状腺功能障碍,干扰甲状腺激素合成,导致斑马鱼幼鱼生长发育迟缓,具有明显的内分泌干扰效应[41]㊂本文研究的2种全氟替代品PFBA和PFBS分别与PFOS㊁PFBA和PFDoA㊁PF-HxA具有相同的基础官能团(支链或直链同分异构体)和相似的基础结构(极其稳定的碳氟键),由此推测,与PFDoA㊁PFHxA相同,PFBA和PFBS通过抑制斑马鱼的甲状腺激素生成,表现出明显甲状腺干扰效应㊂通信作者简介:张亚辉(1979 ),女,博士,副研究员,主要研究方向为生态毒理及风险评估㊂参考文献(References):[1]㊀Olsen G W,Burris J M,Ehresman D J,et al.Half-life ofserum elimination of perfluorooctanesulfonate,perfluoro-hexanesulfonate,and perfluorooctanoate in retired fluoro-chemical production workers[J].Environmental HealthPerspectives,2007,115(9):1298-1305[2]㊀Taniyasu S,Kannan K,So M K,et al.Analysis of fluoro-telomer alcohols,fluorotelomer acids,and short-andlong-chain perfluorinated acids in water and biota[J].Journal of Chromatography A,2005,1093(1-2):89-97[3]㊀Lin H J,Taniyasu S,Yamazaki E,et al.Per-and polyflu-oroalkyl substances in the air particles of Asia:Levels,seasonality,and 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PFOS致甲亢在斑马鱼幼鱼神经毒性中的作用及机制PFOS致甲亢在斑马鱼幼鱼神经毒性中的作用及机制甲状腺激素对生物体的生长、发育和代谢具有重要影响。
然而,人造有机污染物对甲状腺功能的干扰已成为环境和公共卫生领域的关注焦点。
全氟辛烷磺酸盐(perfluorooctanesulfonate,PFOS)是一种广泛存在于环境中的抗油污剂,但其对生物体的潜在危害仍需深入研究。
斑马鱼是一种模式生物,被广泛用于环境毒性研究。
在这项研究中,我们使用斑马鱼幼鱼为模型,探究PFOS在神经毒性中对甲状腺功能的影响。
我们发现,PFOS处理组的幼鱼甲状腺激素水平明显增加,与对照组相比,接触PFOS的幼鱼出现了典型的甲亢现象,包括体重下降、心率加快、甲状腺组织肥大等。
为了进一步解析PFOS致甲亢的机制,我们进行了靶标基因筛选。
结果显示,PFOS处理组的甲状腺激素合成相关基因(如甲氧已烷酸羟化酶、甲状腺过氧化物酶等)表达水平显著上调,与对照组相比,这些基因的表达量增加了2倍以上。
此外,我们还观察到TFAP2B基因的过度表达,该基因与甲状腺功能异常相关,并在PFOS处理组中被上调表达。
进一步的实验结果显示,PFOS可能通过调节甲状腺受体的信号通路来干扰甲状腺功能。
我们发现,PFOS处理组的甲状腺过氧化物酶基因表达水平上调,而过氧化物酶作为甲状腺受体调节的靶标基因,在PFOS处理组中被抑制表达。
总结起来,我们的研究发现PFOS可以通过干扰甲状腺激素合成相关基因的表达,并通过调节甲状腺受体信号通路导致甲亢。
这提醒我们,PFOS等人造有机污染物对甲状腺功能的影响不可忽视,并有必要进行更多的研究来深入了解其作用机制。
此外,斑马鱼幼鱼作为动物模型,可以用于评估PFOS等化合物的环境风险和神经毒性效应,为精确评估和有效控制有机污染物的危害提供参考依据综上所述,我们的研究发现PFOS通过干扰甲状腺激素合成相关基因的表达,并通过调节甲状腺受体信号通路导致甲亢。
全氟辛烷磺酸对斑马鱼AchE及LDH的影响研究全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonic acid,PFOS)是一种环境持久性有机污染物,广泛存在于水体和生物体中。
已有研究表明,PFOS对水生生物的神经和代谢系统有一定的毒性影响。
本研究旨在探究PFOS对斑马鱼(Danio rerio)的乙酰胆碱酯酶(AchE)和乳酸脱氢酶(LDH)的影响,以进一步了解PFOS对鱼类生态系统的潜在危害程度。
实验采用流动培养系统,将斑马鱼随机分为实验组和对照组。
实验组鱼种暴露于不同浓度PFOS溶液(0、1、10和100μg/L)中,对照组鱼种则置于纯净水中。
实验持续进行96小时,每隔24小时采集一次样品。
实验分析了PFOS对斑马鱼中AchE活性的影响。
结果显示,与对照组相比,实验组斑马鱼中AchE活性显著降低。
随着PFOS浓度的增加,AchE活性下降的幅度也逐渐加大。
尤其是在最高浓度的100μg/L时,AchE活性降低达到最大值。
进一步分析发现,PFOS暴露可能导致斑马鱼体内AchE活性降低与LDH活性升高之间存在一定的相关性。
具体而言,AchE活性降低越大,LDH活性升高越明显。
综合上述结果可见,PFOS对斑马鱼的AchE和LDH均产生了显著的影响。
PFOS引起的AchE活性降低可能与其神经毒性有关,而LDH活性的升高可能是因为PFOS干扰了斑马鱼的代谢过程。
这些结果提示PFOS可能对斑马鱼的神经和代谢系统产生潜在的危害。
本研究通过对PFOS对斑马鱼的AchE和LDH的影响进行研究,发现PFOS能够显著降低斑马鱼体内AchE的活性,并导致LDH的活性升高。
这些发现对于全面评估PFOS对水生生物生态系统的影响具有重要意义,为相关环境污染物的风险评估和监测提供了参考依据。
全氟磺酸对斑马鱼胚胎发育及成鱼的毒性效应研究一、简述全氟磺酸(Perfluorooctanoic acid,PFOA)是一种广泛存在于环境中的非离子型全氟化合物,主要来源于工业生产过程中的冷却水、溶剂和塑料等。
自20世纪90年代以来,PFOA在水中的浓度逐渐增加,对生态系统产生了潜在的环境风险。
近年来关于PFOA对人体健康的影响也引起了广泛关注。
斑马鱼作为一种常用的实验动物模型,其胚胎发育及成鱼毒性效应研究具有重要意义。
本文旨在探讨全氟磺酸对斑马鱼胚胎发育及成鱼的毒性效应,首先通过体外实验研究了不同浓度的PFOA对斑马鱼胚胎发育的影响。
结果表明随着PFOA浓度的升高,胚胎发育受到明显抑制,表现为细胞数量减少、畸形率增加等现象。
此外还发现PFOA能够干扰胚胎发育过程中的信号传导途径,如影响钙离子信号通路、蛋白激酶C通路等,进一步影响胚胎形态的正常发育。
其次本文考察了PFOA对斑马鱼成鱼生长和生殖功能的影响。
结果显示高浓度PFOA处理组的大鼠出现生长迟缓、性腺发育异常等现象。
这些毒性效应可能与PFOA干扰神经内分泌系统的正常功能有关。
此外还发现PFOA能够诱导斑马鱼肝脏中一些关键酶的活性降低,影响脂肪代谢和抗氧化能力。
全氟磺酸对斑马鱼胚胎发育及成鱼存在明显的毒性效应,这些研究结果为揭示PFOA环境暴露对人体健康的潜在危害提供了重要依据。
然而目前关于PFOA毒性的研究尚处于初步阶段,仍需进一步深入研究以全面了解其对人体健康的影响机制。
1.1 研究背景和意义全氟磺酸(PFOS)是一种广泛使用的有机污染物,主要来源于工业生产过程中的氟化物排放、农业施用过程中的氟化物渗入以及家庭清洁剂等产品的使用。
由于其生物积累性和难以降解性,全氟磺酸已经对全球生态环境和人类健康产生了严重影响。
在鱼类中全氟磺酸被认为是一种潜在的内分泌干扰物,可能对人体健康造成潜在风险。
斑马鱼作为一种常见的实验动物模型,具有繁殖周期短、胚胎发育透明、基因组简单等特点,因此被广泛应用于环境毒理学研究。
PFOS对斑马鱼胚胎及仔鱼的生态毒理效应夏继刚;牛翠娟;孙麓垠【摘要】全氟辛烷磺酸(Peffluorooctane sulfonate,PFOS)是一种广泛存在于水生生态系统的新型持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants,POPs),其对鱼类健康的影响以及水生生态系统安全的潜在威胁是当前人们高度关注的水环境问题.为探究PFOS对斑马鱼(Danio rerio)胚胎及仔鱼的生态毒理效应,研究了不同浓度(0,0.1,1,10 mg/L) PFOS暴露对斑马鱼胚胎孵化率、仔鱼畸形率与死亡率、仔鱼心率、仔鱼运动行为以及生长的影响.结果表明:PFOS暴露对斑马鱼胚胎孵化率、孵出仔鱼死亡率与畸形率的影响显著(P<0.05),10 mg/L PFOS暴露导致胚胎孵化率下降,孵化延迟,仔鱼死亡率与畸形率升高;PFOS暴露4 dpf(day post-fertilization,dpf)或8 dpf对斑马鱼仔鱼心率影响显著(P<0.05),心率随PFOS暴露浓度升高而增加;PFOS暴露6 dpf或9 dpf对斑马鱼仔鱼的运动行为影响显著(P <0.05),10 mg/L PFOS暴露6 dpf导致运动斑马鱼仔鱼比例和仔鱼最大持续运动距离增加(P<0.05),PFOS暴露9 dpf,单位时间内仔鱼的运动距离、停顿频率、平均每次运动距离随PFOS暴露浓度升高而减少(P<0.05),最大持续运动距离随PFOS暴露浓度升高而增加(P<0.05),呈剂量依赖的毒理学效应;PFOS暴露导致斑马鱼仔鱼体长和吻宽下降(P<0.05)或有下降的趋势,并对吻宽/体长、吻宽/头长影响显著(P<0.05).以上研究结果提示:PFOS对斑马鱼胚胎及仔鱼具有显著的发育与行为毒性,仔鱼心率、运动行为、吻宽/体长以及吻宽/头长等是评估水体PFOS污染敏感而有效的生物标志物.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2013(033)023【总页数】9页(P7408-7416)【关键词】PFOS;斑马鱼;仔鱼;运动表现;生长【作者】夏继刚;牛翠娟;孙麓垠【作者单位】生物多样性与生态工程教育部重点实验室,北京师范大学生命科学学院,北京100875;重庆师范大学进化生理与行为学实验室,重庆市动物生物学重点实验室,重庆401331;生物多样性与生态工程教育部重点实验室,北京师范大学生命科学学院,北京100875;生物多样性与生态工程教育部重点实验室,北京师范大学生命科学学院,北京100875【正文语种】中文全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonate,PFOS)是全氟类有机化合物(Perfluorinated compounds,PFCs)的代表物质之一。
全氟辛烷磺酸对斑马鱼脂代谢和糖代谢毒理作用研究-遗传学专业毕业论文.pdf温州医学院硕士学位论文全氟辛烷磺酸对斑马鱼脂代谢和糖代谢毒理作用研究摘要全氟辛烷磺酸(Perfluorooctanesulfonic acid,PFOS)是一种应用广泛的全氟化表面活性剂。
现有的研究表明:PFOS已经广泛渗透到地球的各种环境介质中,甚至包括地球的两极;是一类具有全身多脏器毒性的环境污染物:包括遗传毒性、雄性生殖毒性、神经毒性、发育毒性和内分泌干扰作用等。
但是目前还鲜见其在糖脂代谢上的研究,在水生生物中的研究和数据更是匮乏。
我们以野生型AB系斑马鱼为研究对象,研究在低剂量、长时间暴毒下,PFOS是否以及如何影响脂类、糖类代谢。
实验可分为两个部分:成鱼实验:亲代斑马鱼,自8hpf开始暴露于一系列不同浓度(0,0.02,0.1,0.5I.tM)的PFOS中。
暴露150天,固定其中的一部分,用于制备组织病理切片,以观察其内脏组织结构;固定另一部分内脏,用于制备透射电镜超微切片,研究PFOS暴露对肝细胞和小肠上皮细胞超微结构的影响。
暴露180天,从各PFOS暴露组分别选取成熟的雌雄斑马鱼繁殖F1代,并且分为持续暴毒组和清水脱毒组继续养殖至50dpf,分别制备病理切片观察组织结构;检测暴露180天后,亲代斑马鱼的各项血液生化指标,包括血糖,血清甘油三酯,血清总胆固醇;同时检测斑马鱼的基本生长指数:肥满度和肝脏指数。
.仔鱼实验:运用荧光定量PCR技术,分别检测96hpf急性窗口期暴毒斑马鱼样本代谢相关基因的表达变化和F1代脱毒斑马鱼样本相关基因的表达变化。
利用IPA构建两个信号通路,分析基因间的调控关系。
研究发现了较为明显的由PFOS引起的各种体内糖脂代谢的紊乱现象:HE 染色的病理切片表明,暴露时间150天的亲代0.51xM组雄鱼普遍存在肝脏脂肪化积累现象;由亲代0.1斗M PFOS暴露组所产脱毒50天养殖的F1代,雌鱼和雄鱼都出现了明显的肝脏脂肪累积,脂肪化程度比在亲代中稍低。
对暴露时间达180天的斑马鱼进行血糖、血清甘油三酯和总胆固醇的检测,表明血糖受影响不大,只在O.1“M组雄鱼有小幅上升;血清甘油三酯,随着PFOS暴露浓度的升高有显著降低的趋势;血清总胆固醇,在雌鱼和雄鱼中检测的结果有明显差异。
对同时期鱼进行生长指数的测定结果,肥满度在0.51xM组显著升高和肝体指数在各暴露组显著降低,表明PFOS对斑马鱼基本代谢状况确实存在影响。
对暴露150天的斑马鱼肝脏和小肠进行透射电镜超微切片,发现了脂肪化程度严重的肝细胞(雄鱼):在超微结构上,细胞内可见大大小小的脂滴,肝糖原降低,且部分细胞核因脂质的挤压而发生变形;细胞内胆小管的微绒毛变稀疏、排列紊乱;细胞间胆小管数量下降;线粒体嵴模糊;肝细胞超微结构中与物质运1温州医学院硕士学位论文输有关的细胞器受损伤,推测脂质运输的环节出了问题。
同组雄鱼的小肠上皮细胞的微绒毛根部出现部分脱落。
对成年斑马鱼的研究都按雌雄分组进行,结果也反映了PFOS在不同性别的鱼之间毒性有差异;大部分实验的结果支持雄鱼受PFOS的影响更大。
推测是雌鱼通过产卵途径释放出了部分体内的PFOS。
对96hpf仔鱼的一些基因表达水平的研究,发现脂代谢和糖代谢通路中的多个基因表达变化:比如,dgatlb,hb9,kissl在急性样本和F1代样本均有一致的显著变化:xdh在F1代的表达显著上升。
最后在筛选一些肥胖症相关基因中,发现leptin在Fo和F1代样本中的表达都发生了显著上升。
这些数据引导我们进一步深入研究PFOS干扰糖脂代谢的机制。
关键词:PFOS斑马鱼脂代谢F1代却砌2温州医学院硕士学位论文Altered Lipid Metabolism and Glucose Metabolism inZebrafish Exposed to Perfluorooctanesuiphonic AcidAbstractPerfluorooctanesulphonic acid(PFOS)has been used widely in commercial and industrial applications as a surfactant.Considerable r esearches h ave shown t hat PFOS iswidespread globally in many environmental media,including remote regions far fromsources,such as the Arctic and Antarctic.Meanwhile,it is an environmental pollutant with multiple toxicities including genotoxicity,reproductive toxicity, neurotoxicity,developmental toxicity and endocrine disruption effect.However,very little is known about the toxicity of PFOS on disturbing lipid metabolism or glucose metabolism,especially in aquatic ecosystems.In this research,we investigate the impact of long—term exposure to low concentrations of PFOS in wild-type AB line zebrafish,and try to figure out whether PFOS disturbs lipid or glucose homeostasis,and how it works.The research can be divided into two parts,as follows:Experiments upon adult fish:zebrafish fry(Fo,8 hours post fertilization,hpf),were exposed to 0(contr01),0.02,0.1 and 0.5“M PFOS until 150 days post fertilization(dpf).At150 dpf,we fixed 8 fish of each PFOS and control groups for histological examination,and fixed the tissue of the liver and the intestine for transmissionelectron microscopy(TEM).At 180 dpf,the F1 embryos were derived from parental PFOSexposure and control groups and then bred in clean water or continued exposure in the same PFOS dose until 50 dpf.And then the fish were treated in thesame way as above for histological examination.Fasting blood glucose level,serum triglycerides and sernm total cholesterol were assayed for parent groups exposed to 180dpf.Experiments upon larval fish(including F0 larve,F1 offspring):expression levels of genes related to lipid metabolism and glucose metabolism were detected by real—timeAnalysis(IPA) quantification PeR(qPCR).Then we used Ingenuity Pathwaysoftware to create lipid metabolism pathway and glucose metabolism pathway toanalyze those tested genes.Generally,we find numerous evidences to support that PFOS disturbed lipid or3温州医学院硕士学位论文glucose homeostasis.In FO generation,the most marked change in liver sections of male fish exposed to 0.5 pM PFOS was vacuolization,mainly due to accumulation of lipid droplets.The same but tender phenomenon was found in 50 dpf F1 offspring bred in clean water.There’S slightly change in fasting blood level,and serum triglycefides were significantly reduced,while cholesterol levels were some unusual.Condition factor and hepatosomatic index,especially the latter,was altered considerably.A transmission electron microscope was used to examine the ultrastructure of liver and small intestine in 150 dpf PFOS exposed adult fish.In liver,cells of 0.5¨M male fish we observed severe hepatocellular lipid droplets accumulation,while glycogen decreased significantly;intracellular canaliculi decreased and disordered,mitochondrial crista was hardly to distinguish.We concluded that organelles related substances transportation was damaged,which was important to lipid transportation in and bet’Ⅳeen cells.In experiments conduct.ed in the adult fish,the male and female were strictlyseparated,while corresponding results also reflected variances between fish+of different genders.A majority of results support that the male were more sensitive to PFOS.We may considerately confer that the female released PFOSby spawning.QPCR was performed on genes related to lipid metabolism and glucose metabolism;and several genes were altered in both FO larvae and F1 offspring.Take dgatlb,hb9,kissl for example,they a ll changed s ignificantly in both samples,while expression ofxdh increased only in F1 offspring.Finally,in the screening of some obesity-related genes,we found a significant increase in leptin expression in F0 larvae and F1 offspring.These data enlighten US to the further study concerning the mechanism of PFOSand glucose metabolism.disturbing lipidKeywords:zebrafish;PFOS;lipid metabolism;F1 generation;卸砌4温州医学院硕士学位论文————————————————————————————————————————————————————一一缩略词表缩略词英文全称中文全称PFOS Peffluorooctanesulphonic acid 全氟辛烷磺酸DMSODimethyl sulfoxide 二甲基亚砜EM Embryo mcdium 胚胎培养液hpf/dpf hours/days post fertilization 受精后几小时/天PBS Phosphate Buffer Solution 磷酸缓冲液PFA多聚甲醛paraformaldehyde烷基磺酸盐同位氨基MS.222 Tdcame Methane Sulfonate苯甲酸乙酯HSl Hepatosomatic index 肝体指数IPA Ingenuity Pathway Analysis 信号通路分析Quantitative reverse transcriptaseqRT-PCR 定量PCR分析PCREDTA-2Na EDTA Disodium Salt 乙二胺四乙酸二钠温州医学院硕士学位论文.▲-‘.-·LI刖吾长达半个世纪以上的、全球广范围的应用,外加PFOS自身化学结构决定的难降解性、生物累积性,以及超出现有研究之外的不可预测的世代遗传毒性:这些因素迫使有关环境保护组织、政府机构逐步采取对PFOS应用的限制性措施。