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在电镀行业,特别是镀铬工艺中,普遍采用全氟辛烷磺酸盐(PFOS)作为酸雾和铬雾抑制剂。近年来,随着PFOS在全球范围内的进一步限制甚至禁用,全氟烷基醚磺酸盐(F-53B)作为PFOS的替代品在电镀行业得到广泛使用。2009年,F-53B在我国电镀行业的使用量达2030吨,而目前我国对F-53B缺乏专门的排放要求和有效减量化处理措施,因此几乎所有的电镀企业都未对F-53B进行减量处理,最终导致其大部分进入了水环境中。鉴于F-53B在环境介质中频频检测出且具有较高的生物富集能力,因此,迫切需要对F-53B的水环境生态风险进行科学评估。本研究以斑马鱼为模式生物,以液相色谱-高分辨质谱联用(LC-MS/MS)为检测手段,建立了斑马鱼体内F-53B高灵敏分析方法;进一步地,对斑马鱼胚胎的发育毒性,甲状腺内分泌干扰效应和氧化应激及其作用机制进行了深入研究。主要结论如下:(1)以LC-MS/MS为检测手段,将Eclipase Plus C18(1.8μm×2.1mm×50mm,Agilent,USA)色谱柱首次成功运用于检测斑马鱼幼鱼和成鱼组织中F-53B的含量测定,建立了F-53B的高灵敏分析方法。以选择反应监测(MRM)负离子模式,优化确定F-53B和PFOS的相关特征参数,指出碎裂电压分别为160 V和100 V,碰撞电压分别为30 eV和70 eV,测量的质荷比(m/z)分别为530.8和498.8,特征离子质荷比(m/z)分别351.0和79.9。根据外标法和内标法的相关系数(R2)0.9999和0.9997可知,F-53B在测定范围内,均有较好的线性关系。通过对精密度和回收率结果表明,低、中、高(10,100,500μg/L)三个浓度梯度的精密度(RSD,relative standard deviation,相对标准偏差)分别为2.53%、3.83%和1.88%,对应回收率分别为86.13±1.28%、90.40±2.86%和89.67±3.10%,由于RSD均小于5%和回收率均大于85%,判断其符合生物样本定量分析的一般要求。(2)F-53B属于中度毒性物质,对斑马鱼胚胎和幼鱼的急性致死性均表现出时间效应,72 h-LC50分别为18.43 mg/L和13.09 mg/L,对应95%置信区间分别为15.8122.59 mg/L和6.5917.43 mg/L,说明对F-53B敏感性:幼鱼>胚胎。(3)经10 ug/L和100 ug/L F-53B暴露后,幼鱼和成鱼(雌/雄)体内F-53B的吸收量与暴露时间成正相关关系。在暴露阶段,于幼鱼而言,在低、高浓度下,体内F-53B的含量(湿重,下同)分别达2.359 mg/kg和23.046 mg/kg,对应48 h的生物富集因子log10BCF48h值介于2.659到2.693之间,消除速率常数(k)介于0.00268 h-1和0.00287 h-1,对应的半衰期相应的介于241.5 h到258.6 h之间。于成年斑马鱼而言:吸收阶段(07 d),各组织中F-53B含量与暴露时间呈正相关关系,但未达到富集饱和状态;消除阶段(712 d),各组织中F-53B含量随着消除时间逐渐降低。此外,斑马鱼对F-53B的作用,呈现出性别和组织特异性差异现象,即:富集能力:雄鱼>雌鱼;雌鱼一致表现为:性腺>肝脏>鳃>脑;雄鱼一致表现为:肝脏>鳃>性腺>脑。在低、高浓度暴露组中,F-53B富集的最高器官分别是雌鱼性腺(分别为5.42和59.19 mg/kg)和雄鱼肝脏(分别为8.98和116.24 mg/kg)。由此推测出,肝脏是F-53B在斑马鱼体内富集的最主要部位之一,鳃因其具有较大的表面积也表现出对F-53B较高的富集潜力。(4)用T-screen检测GH3细胞显示,F-53B以剂量依赖的方式促进细胞增殖,表明F-53B具有高的甲状腺激素受体(TR)激动活性。通过对斑马鱼幼鱼的激素、基因、Western Blot、同源模建和分子对接等相关实验结果说明:F-53B暴露诱发了显著的发育抑制,在吸收阶段,对于四碘甲状腺原氨酸(T4),表现出显著性升高;对于三碘甲腺原氨酸(T3),观察到增加趋势,但没有显著差异;在蛋白表达方面,甲状腺球蛋白(TG)水平降低,而甲状腺转运蛋白(TTR)则显著上调;与下丘脑-垂体-甲状腺轴(HPT轴)相关的大部分基因(crh,tshβ,trβ,dio1,dio2,nis,nkx2.1和pax8等),转录水平均下调;在消除阶段,T4水平显著增加,TG蛋白水平和基因转录也呈现显著上调现象,TTR没显著变化。采取分子对接的计算机模拟法,分析得到zfTTR/F-53B这种复合物骨架原子的平均均方根偏差(RMSD)为2.31?,且整个系统在10 ns仿真后达到动态平衡;揭示F-53B与TTR蛋白结合,实质上主要是三个氢键与Lys123和Lys115结合。通过对zfTTR/F-53B的定量评估可知,其结合自由能△Gbind为-7.36 kcal/mol,且静电能是驱动F-53B与zfTTR结合的主要贡献者。而在分解得到的Leu8、Leu101、Val112、Lys115、Leu125、Pro132、Leu218和Val229等残基中,Leu125是F-53B结合到zfTTR上最重要的一个残基。通过体内、体外和计算机模拟的结果表明:F-53B会干扰甲状腺内分泌系统,且在消除阶段,该效应不能恢复。(5)F-53B对斑马鱼幼鱼和成鱼抗氧化酶系统的影响显示,吸收期,MDA和GSH含量均有所下降,且与暴露浓度呈负相关关系;CAT、SOD、CuZn-SOD和GSH-ST的活性均被抑制,且随着暴露浓度增加,被抑制作用越明显;而GSH-Px活性均被诱导,且与暴露浓度呈正相关关系。在消除期,MDA和GSH含量有所上调,但仍低于对照组;CAT、SOD、CuZn-SOD和GSH-ST这四种酶的活性均有所回升,但整体上仍低于对照组;而GSH-Px活性的被诱导作用有所回下调,但整体上仍高于对照组。可见,F-53B在机体中的积累会对斑马鱼抗氧化系统产生不利效应,对组织功能和细胞的活力产生影响,进而引起多种后续不利的环境效应,因此,需引起我们的足够重视。