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三氯卡班(TCC)是一种常见的抗菌剂,被广泛的添加到如香皂、沐浴露、洗手液等日常生活产品产品中,并已经在全球范围内拥有了近50年的使用经历,但是有大量文献报道,随着其大量频繁使用,伴随污水进入环境,给环境质量和人类健康造成了严重威胁,对生物体有有致癌、致畸的作用。目前大量对TCC的研究都集中于其对生物体代谢和遗传方面,虽然也已有研究发现TCC对生物体生长发育和免疫具有毒性作用,但是深入的作用机制尚不清楚。为了进一步明确其固有免疫毒性的致毒机制,本研究以斑马鱼为模式生物确定了合适的曝毒浓度为125、175和225μg/L,对其胚胎进行6-120 hpf的急性曝毒,试图说明TCC诱导斑马鱼固有免疫缺陷的分子机制,现取得成果如下。(1)观察到TCC曝毒导致斑马鱼胚胎高死亡率,延迟孵化率和增加畸形率。例如体长缩短、心率减慢、耳囊面积减少、卵黄吸收延迟和游囊闭合等表观畸形现象。同时,TCC影响了斑马鱼幼鱼肠下静脉、节间血管和尾后动脉的形成和正常形态。特别是在225μg/L浓度下,斑马鱼幼鱼肠下静脉面积缩小,分支减少甚至破裂,这表明TCC对斑马鱼胚胎具有显著的发育毒性。(2)通过对固有免疫细胞进行染色追踪和转基因斑马鱼标记细胞的手段,证实了TCC会抑制斑马鱼幼鱼体内包括中性粒细胞、巨噬细胞和髓系细胞的数量。根据割尾实验显示,TCC显著影响了斑马鱼幼鱼体内固有免疫细胞的功能,且随着浓度的升高,固有免疫细胞向伤口聚集的数量就越少。随后的AO凋亡染色也证明了,大部分凋亡细胞存在的位置都位于斑马鱼幼鱼早期固有免疫细胞大量聚集的尾部造血组织处。(3)在120 hpf曝毒后对处理组和对照组的斑马鱼幼鱼进行全转录组深度测序并进行生物信息分析的基础上,确定了TCC对斑马鱼幼鱼的主要影响有氧化还原、免疫反应等生物进程。主要的富集通路有Nrf2信号通路、补体凝血信号通路和NF-κB信号通路等。对相关通路基因进行热图聚类发现,TCC显著激活斑马鱼TLR4信号通路这一早期固有免疫信号通路,与此同时TCC显著抑制抗氧化应激通路,且与免疫细胞相关的补体基因也显著发生改变。(4)TCC曝毒120 hpf后检测斑马鱼幼鱼体内氧化应激指标包括丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CHT)的含量,发现与对照组相比MDA和CHT的含量随浓度显著升高,SOD的含量则显著降低。对幼鱼体内活性氧(ROS)进行聚集染色发现有大量活性氧聚集于斑马鱼的头部、心脏和游囊处。通过验证Nrf2抗氧化应激通路相关基因(Nrf2、keap1等)和和抗/促凋亡(Bax、Bcl等)相关表达模式发现TCC显著抑制斑马鱼抗氧化应激通路,触发凋亡基因的异常表达。(5)通过TCC曝毒120hpf后斑马鱼幼鱼体内早期固有免疫信号通路TLR4信号通路标志基因的异常表达(TLR4,My D88等)和下游炎症因子(TNF-α,IL-6等)的激活以及TLR4、My D88和NF-κB在蛋白水平上的变化证明了TCC激活TLR4信号通路。通路抑制剂(CA-4948)抑制TLR4信号通路挽救了TCC诱导的免疫细胞的降低趋势表型证明了TCC靶向TLR4信号通路。随后的分子对接结果表明TCC可以稳定的与TLR4受体疏水性结合并形成氢键。