十溴二苯乙烷与聚苯乙烯微塑料单一及复合作用对秀丽隐杆线虫的毒性效应研究

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十溴二苯乙烷(Decabromodiphenylethane,DBDPE)是一种新型溴系阻燃剂,它被广泛应用于塑料、纺织品、家具和电子设备等产品的生产制造过程中,目前各种环境介质及人体组织均检出DBDPE。微塑料是指直径小于5 mm的塑料碎片,具有粒径小且比表面积大的特点,易吸附有机污染物形成复合污染。聚苯乙烯(Polystyrene,PS)作为广泛使用的塑料制品原材料,其微塑料碎片在电子垃圾拆解场地中与DBDPE往往共存。因此,通过对上述两种污染物的单一与复合暴露的毒性效应及潜在机制的研究,旨在为电子垃圾拆解场地的风险评估提供科学依据。本论文选用模式生物—秀丽隐杆线虫(C.elegans)为受试生物,从生理、生化及分子水平研究环境相关浓度下DBDPE和PS微塑料单一及复合亚急性暴露对秀丽隐杆线虫的生态毒性效应。主要研究结论如下:(1)DBDPE单一亚急性暴露会抑制线虫的生长发育及运动行为。当DBDPE暴露浓度达到100μg/L时,线虫的体长增长受到显著抑制(p<0.05),线虫体内细胞产生凋亡,肠道受到损伤,线虫的脂褐素和ROS水平显著升高(p<0.05),同时胁迫相关基因的表达量上调;当DBDPE暴露浓度达到300 μg/L时,线虫的头部摆动频率和身体弯曲频率显著降低(p<0.01)。(2)PS微塑料单一亚急性暴露会抑制线虫的生长发育。当PS微塑料暴露浓度达到1 mg/L时,线虫的体长增长受到显著抑制(p<0.05),脂褐素和ROS水平显著升高(p<0.05),细胞产生凋亡,肠道受到损伤,但线虫体内胁迫相关基因表达量下调。(3)与同水平DBDPE和PS微塑料单一暴露相比,DBDPE(100 μg/L)和PS微塑料(1 mg/L)微塑料复合暴露后,线虫生长发育受到显著抑制,细胞凋亡增加,ROS显著累积以及肠道通透性损伤加重(p<0.05)。在基因表达层面,复合暴露与同水平DBDPE单一暴露相比,sod-3、ctl-2、hsp-16.2、age-1和par-6的基因表达下调;与同水平PS微塑料单一暴露相比,线虫的hsp-16.2、ape-1和nhx-2的基因表达上调。表明复合暴露会加剧对线虫造成的氧化应激、细胞凋亡以及肠道通透性损伤。综上所述,DBDPE和PS微塑料分别单一暴露在一定水平均会抑制线虫的身体发育、提高氧化应激水平、导致细胞凋亡及肠道损伤,且DBDPE会对线虫造成神经毒性。与同水平DBDPE和PS微塑料单一暴露相比,DBDPE和PS微塑料复合暴露加剧了对线虫的发育抑制、线虫细胞凋亡和肠道通透性损伤,并显著提升线虫体内的氧化应激水平。因此,在对污染物进行毒性评估时,不应只关注单一污染物的毒性效应,还应考察复合污染物的毒性效应及毒性机制,为目标场地风险评估提供更有效的实验依据与数据支撑。
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