久效磷农药对虹鳟鱼性腺细胞系性激素生成途径的影响及其机制研究

来源 :中国海洋大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:jwliangbo
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久效磷农药是联合国环境规划署优先控制污染物之一,已有研究证实久效磷农药对金鱼、斑马鱼等硬骨鱼具有雌激素效应,而扰乱鱼体内性激素含量是其发挥雌激素效应的关键。鱼类性激素的合成既受到其性激素生成途径中相关蛋白和酶类的影响也受到下丘脑-垂体-性腺轴中上游神经系统的调控。为了避免体内实验中来自内分泌轴线各个器官之间的作用,本文以虹鳟鱼性腺细胞系(RTG-2cells)为实验材料,研究久效磷农药暴露条件下细胞培养基中性激素的浓度和性激素生成相关蛋白和关键酶的表达水平,以说明久效磷农药是否能通过性激素生成途径影响性激素的合成;同时,从蛋白激酶A(PKA)/蛋白激酶C (PKC)两条信号途径在久效磷农药调控性激素生成相关基因表达中的作用以及久效磷农药暴露下胞内cAMP含量和PKA活性的变化两方面,研究久效磷农药对性激素生成相关基因表达的调控,从激素水平、基因表达和信号途径三个层次,探讨久效磷农药干扰性激素水平影响性激素生成途径的作用机制。本文研究结果表明:(1)久效磷农药对RTG-2细胞的48h IC50为243.80μg/L,当浓度小于160μg/L时,细胞的成活率不受久效磷农药的影响,通过对细胞内乳酸脱氢酶、酸性磷酸酶和碱性磷酸酶三种酶活性的检测发现,所选择的久效磷农药暴露浓度对细胞生长没有影响。(2)0.1、1.0、10.0、100.0μg/L久效磷农药暴露细胞48h,采用放射免疫分析法检测了培养基中性激素的含量,结果表明,对照组和0.1μg/L久效磷农药暴露组细胞培养基中雌激素(17β-estradiol, E2)含量低于培养基中雌激素的初始含量,而1.0和10.0μg/L久效磷农药暴露组细胞培养基中E2含量显著高于初始浓度和对照组浓度;久效磷农药各处理组培养基中睾酮浓度均低于培养基中睾酮的初始浓度,表明久效磷农药能够干扰RTG-2细胞的性激素合成,促进了RTG-2细胞合成分泌E2。(3)0.1、1.0、10.0、100.0μg/L久效磷农药暴露细胞48h,采用荧光实时定量PCR (real-time PCR)的方法检测性激素生成相关的蛋白和关键酶的表达水平。结果表明,各浓度久效磷农药对性激素合成急性调节蛋白(steroidogenic acuteregulatory protein, StAR)的表达水平无影响,1.0和10.0μg/L久效磷农药使胆固醇侧链裂解酶(cholesterol side chain cleavage enzyme, CYP11A1)和17α羟化酶(cytochrome P45017alpha-hydroxylase, CYP17)的表达增加,0.1、1.0和10.0μg/L久效磷农药促进了性腺芳香化酶P450(cytochrome P450aromatase, CYP19A)的转录表达,说明久效磷农药可以通过提高性激素生成相关基因的表达水平来影响性激素的合成。(4)基于前一部分研究,选择影响基因表达的10.0μg/L做为久效磷农药暴露浓度,同时设置PKA抑制剂和PKC抑制剂与久效磷农药联合暴露,暴露48h后,利用real-time PCR的方法检测StAR、CYP11A1、CYP17和CYP19A的表达。结果表明PKA抑制剂与久效磷农药联合暴露组,CYP11A1、CYP17和CYP19A的表达显著低于10.0μg/L久效磷农药暴露组,而PKC抑制剂对各基因的表达无影响,说明久效磷农药对各基因的表达调控是通过PKA途径进行的。(5)0.1、1.0、10.0、100.0μg/L久效磷农药暴露细胞,分别在暴露0.5h、2h、4h、8h、24h和48h取样,用酶联免疫分析的方法检测细胞内cAMP浓度随暴露时间和暴露浓度的变化,结果表明除1.0μg/L,其它浓度久效磷农药在暴露后4h内均使cAMP浓度上升;用非放射性检测系统检测久效磷农药暴露4h后PKA活性的变化,发现1.0、10.0和100.0μg/L久效磷农药使细胞内PKA活性增强,证明久效磷农药对cAMP/PKA途径具有促进作用。综上所述,本文从性激素含量、调控性激素合成的关键酶基因表达水平和调控基因表达的信号途径三个层次,研究了久效磷农药对性激素生成途径的干扰作用与机制,结果表明久效磷农药通过对cAMP/PKA信号途径的促进作用,提高了性激素生成关键酶基因的表达水平,最终使性激素的合成分泌增加。本文首次提出久效磷农药调控性激素生成相关基因是通过活化cAMP/PKA这一信号途径介导的,并通过对性激素生成关键酶基因的表达水平的影响来调控性激素的合成,这为与久效磷农药同类型不能与雌激素受体结合的雌激素效应化合物的作用机制研究提供了参考,也为久效磷农药发挥的多种毒性效应和其他内分泌扰乱作用提供了理论基础。
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