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阻燃剂是一类在全球范围内大量用于塑料,油漆,纺织面料等中的化合物,它可以用来阻止火灾的发生。近年来,随着多溴联苯醚(PBDEs)等传统阻燃剂被逐渐淘汰,有机磷阻燃剂(OPFRs)和新型溴化阻燃剂(Novel Brominated Flame Retardants,NBFRs)作为主要的替代物其产量不断增加,导致该类化合物及其代谢产物在环境介质甚至是人类尿液中被频繁检出。已有少量研究表明这类新型化学品对非靶标生物也存在潜在的生态与健康风险,但是关于其潜在内分泌干扰效应仍不清楚。本研究以NBFRs和OPFRs代谢产物为主要研究对象,通过构建以中国仓鼠卵巢癌细胞(CHO)为宿主细胞的雌激素受体α(ERα)、糖皮质激素受体(GR)和盐皮质激素受体(MR)介导双荧光报告基因系统,并结合人肾上腺皮质癌细胞(H295R)类固醇实验和分子对接实验,评价了在环境或者生物体中频繁检出的四种NBFRs和三种常用OPFRs的代谢产物的内分泌干扰效应。随后,在体外实验的基础上,进一步选择斑马鱼为体内模型,通过急性毒性实验和实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(q RT-PCR)实验分析方法来对OPFRs代谢产物的内分泌干扰效应的可能机制进行了探索。主要的研究工作和成果如下:(1)四种NBFRs的内分泌干扰效应的评价:本研究选择两种体外实验(报告基因实验和H295R细胞系)来考察四种NBFRs(2,4,4,6-四溴环己-2,5-二烯酮(α/β-TBCO)、2,3,4,5,6-五溴乙苯(PBEB)、2-乙基己基2,3,4,5-四溴苯甲酸酯(EHTBB)和双(2-乙基己基)3,4,5,6-四溴邻苯二甲酸酯(BEHTBP))的内分泌干扰效应,并结合分子对接技术对体外评估的结果进行了验证。实验结果表明:PBEB和EHTBB在浓度为10-5 M和10-6 M时诱导产生了抗雌激素活性,α/β-TBCO只有在10-5 M或者以上浓度时才能产生ERα的拮抗活性,α/β-TBCO、PBEB和EHTBB的RIC20的值分别为8.0×10-6 M、7.9×10-7 M和9.2×10-7 M。值得注意的是,四种NBFRs在测试浓度范围内都没有产生ERα的激动活性。对于糖皮质激素干扰效应,α/β-TBCO、PBEB、BEHTBP和EHTBB均未表现出明显的GR激动效应,只有PBEB在浓度为10-5 M时产生了GR拮抗效应,其RIC20的值为8.6×10-6 M。当与5.0×10-10 M的醛固酮(AD)共暴露时,四种NBFRs在测试浓度范围内都没有产生MR的激动活性和拮抗活性。分子对接的结果与报告基因结果基本一致。对于H295R细胞系测定,α/β-TBCO、PBEB和EHTBB均诱导了17βHSD,CYP11B1和CYP17基因表达水平上调。(2)三种OPFRs代谢产物的内分泌干扰效应的评价:以常用OPFRs的三种主要代谢产物(双(1-氯-2-丙基)磷酸酯(BCIPP)、双(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯(BDCIPP)和磷酸二苯酯(DPHP))为研究对象,选择报告基因体系和H295R细胞系考察其潜在的内分泌干扰作用。双荧光报告基因实验结果表明:所有代谢产物均对ERα表现出激动活性,并呈剂量效应关系。BCIPP,BDCIPP和DPHP的REC20值分别为6.5×10-8 M,4.9×10-7 M和1.2×10-6 M。值得注意的是它们均未显示抗雌激素活性。相反,BCIPP,BDCIPP和DPHP充当MR的拮抗剂而不是激动剂,其RIC20值分别为8.1×10-7 M,1.1×10-8 M和4.2×10-7 M。对于糖皮质激素干扰效应,只有BCIPP和BDCIPP产生了对GR的拮抗活性,其RIC20值分别为4.7?10-8 M和6.9?10-6 M。和盐皮质激素干扰效应一样,这三种OPFRs代谢产物均未产生GR的激动活性。另外,分子对接的结果与报告基因测定结果一致。在以H295R细胞系的体外实验中,BCIPP和BDCIPP均上调了编码雌激素合成酶(如17βHSD和CYP19)的基因。这三种化合物均诱导了编码皮质醇合成的CYP11B1的转录,而只有BCIPP和DPHP也触发了CYP11B2对皮质酮合成的调节。由于CYP11A1,STAR和3-βHSD均被下调,所以BDCIPP可能会抑制孕激素的合成。(3)三种OPFRs代谢产物的斑马鱼胚胎毒性:鉴于OPFRs代谢产物对各种激素受体具有潜在的干扰作用,作者进一步以斑马鱼为模式生物,考察对三种OPFRs代谢产物的潜在发育毒性及其可能机制。急性毒性实验结果表明:12 hpf时BCIPP,BDCIPP和DPHP都导致了斑马鱼胚胎的死亡,并且BCIPP的暴露产生了最大的诱导作用,其胚胎死亡率达到了58.3%在10-5 M时。总的来讲,三种OPFRs代谢产物均会导致斑马鱼胚胎死亡并延迟孵化。在96 hpf时,三种OPFRs代谢产物均显著诱导了斑马鱼幼虫的畸形率和死亡率,BCIPP在浓度为10-5 M时,斑马鱼幼虫的死亡率为37.5%,其值高于BDCIPP和DPHP,BDCIPP和DPHP在10-5M时的死亡率分别为13.3%和6.25%,而在10-6 M或以下时,没有观察到明显的变化。BCIPP,BDCIPP和DPHP在所有测试浓度下都诱导了斑马鱼的畸形,观察到的畸形形态有心包水肿、淡化色素、卵黄囊肿胀、脊柱弯曲和短尾巴等,其中BCIPP在10-5 M时达到了最大畸形率为62.5%。随后,q RT-PCR实验结果表明BCIPP,BDCIPP和DPHP干扰了斑马鱼幼虫HPA轴上标记为ER,VTG,CYP17和CYP19和HPG轴上标记为GR,MR和CRH的基因表达。