17α-炔雌醇(EE2)暴露对雄性海水青鳉肝脏细胞毒性效应及其机制的初步研究

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环境典型环境内分泌干扰物17α-炔雌醇(EE2)在水环境中广泛存在,已陆续报道其具有生殖毒性和免疫毒性,但EE2的肝脏细胞毒性仍然报道较少。了解EE2对鱼类的肝脏细胞毒性及其潜在的毒性机制有助于较全面了解雌激素类污染物的危害性。本研究选择EE2作为受试物,以海洋模式动物海水青鳉(Oryzias melastigma)作为实验材料,通过水体暴露实验,结合细胞生物学和分子生物学等技术手段,研究了低浓度EE2对海水青鳉胚胎发育的影响以及在不同浓度EE2暴露下海水青鳉肝脏组织及肝脏细胞的内质网应激、脂质代谢以及细胞凋亡情况。取得的研究结果如下:(1)分析了低浓度EE2对海水青鳉胚胎发育的影响。将海水青鳉受精卵,暴露于低浓度的EE2(50 ng/L),直至胚胎孵化。对海水青鳉胚胎孵化情况进行分析及死亡率统计。结果显示,低浓度的EE2暴露提高了海水青鳉胚胎的孵化率,但是其孵化时间被显著延长了。(2)研究了不同浓度EE2暴露对海水青鳉肝脏组织内质网应激和免疫相关基因的影响。将3月龄的海水青鳉雄鱼暴露在不同浓度的EE2(0.1μg/L、1μg/L和10 μg/L)中24h和72h,收集青鳉肝脏组织样本进行实时荧光定量PCR(qPCR)分析。结果显示,内质网应激相关基因perk、eif2a、atf4、chop和ire1被显著诱导表达;凋亡抑制基因bcl2上调表达,促凋亡基因birc2的表达被显著抑制,凋亡执行基因caspase9和caspase3下调表达。辅助T细胞识别抗原的hla基因,调节B淋巴细胞分化的lyn以及补体基因c7和cfb等免疫相关基因的表达均被显著抑制。以上结果表明,EE2的暴露导致海水青鳉的内质网应激和免疫相关功能基因的表达受到影响。(3)分析了 EE2暴露对海水青鳉肝脏细胞脂质代谢的影响。将3月龄的海水青鳉雌、雄鱼暴露在不同浓度EE2(0.1 μg/L、0.5 μg/L和1μg/L)中,并于暴露后12h、24h、48h和72h检测其肝脏内总胆固醇的含量变化。结果显示,0.5μg/L和1 μg/L EE2暴露48 h,雄性青鳉肝脏总胆固醇含量显著增加;0.5μg/L EE2暴露72h,肝脏总胆固醇含量持续升高,1μg/LEE2组青鳉肝脏总胆固醇含量与对照组相比无明显差异。雌性青鳉肝脏总胆固醇含量仅在1μg/LEE2暴露24h后有显著升高。将日本青鳉(Oryzias latipes)肝细胞系DIT29细胞分别暴露在不同浓度 EE2(50ng/L、500ng/L 和 5000ng/L)中 24h,500ng/L 和 5000ng/L处理组的细胞中脂肪的含量均显著增加;而50 ng/L EE2暴露DIT29细胞24 h,细胞中胆固醇的含量显著减少。通过对不同浓度EE2(50ng/L,500ng/L和5000 ng/L)的暴露下,对DIT29细胞脂代谢相关基因表达水平进行分析。发现在EE2暴露后24h和48 h,控制甘油三酯合成的srebf1、调控胆固醇代谢的srebf2、脂肪酸合成酶基因fasn、长链脂肪酸转运相关的plin2都没有显著的差异变化。以上结果表明,EE2的暴露引起了青鳉肝细胞脂质代谢的紊乱。(4)分析了EE2暴露对DIT29细胞凋亡的影响。DIT29细胞在5 ng/L、50 ng/L、500 ng/L、5000 ng/L 和 50000 ng/L 的 EE2 暴露下 24 h,细胞活性没有发生显著变化,但在50 ng/L和50000 ng/L EE2暴露24h,Caspase3/7的酶活性受到显著抑制,且抑制水平与EE2浓度呈正相关。在暴露体系中添加过氧化氢后,Caspase3/7的酶活性仍然被抑制。Annexin V-FITC/PI实验结果显示50ng/L、500 ng/L和5000 ng/L的EE2暴露DIT29细胞24 h和48 h后,都显著抑制了 DIT29细胞的凋亡。EE2暴露后DIT29细胞增殖相关的rxra基因都没有显著的差异变化,而促凋亡基因sphk2被显著上调表达。以上结果表明,EE2的暴露显著抑制DIT29细胞的凋亡途径。综上所述,本研究通过研究EE2对海水青鳉的胚胎发育毒性和肝脏细胞毒性效应及其机制,发现EE2可以延缓海水青鳉胚胎的发育并显著影响海水青鏘肝脏细胞的内质网应激、脂质代谢和细胞凋亡的过程。
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