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污染物复合暴露对生物体的毒性危害是目前人们关注的焦点问题。全氟辛烷基磺酸(Perfluorooctane sulfonate,PFOS,C8F17SO3)是一类持久性有机污染物,对生物具有肝脏、神经、生殖和发育等毒性。由于PFOS在日常加工产品中的广泛应用,以及在土壤,水体和生物体中的广泛检出,对人们的健康造成了严重的危害,其毒性也是近年来人们研究的热点。纳米氧化锌(Nano-ZnO)是一种典型的纳米金属氧化物,其独特的化学特性使其使用量日益增加。NanoZnO可以通过皮肤进入生物体,并在体内富集,其对生物的毒害作用也引起了人们的重视。由于环境中PFOS和Nano-ZnO的排放量日益增多,它们在水中的潜在共存性增大,探究其对水生生物的复合暴露毒性及其作用机制变得十分必要。本文研究了PFOS和Nano-ZnO复合暴露对斑马鱼的发育毒性、甲状腺毒性和生殖毒性的影响及其致毒机制。为污染物复合暴露对鱼类毒性影响的应急处理提供了基础研究,同时为污染物水生态风险分析提供科学依据。根据急毒实验结果得出,96 h PFOS和Nano-ZnO的LC50值分别为3.502 mg/L和60 mg/L。同时,设计PFOS与Nano-ZnO等效应复合暴露以及(P 0.4+Z 50),(P 0.8+Z 50)和(P 1.6+Z 50)复合暴露组进行96 h胚胎发育毒性实验。另外将胚胎暴露于(P 0.2+Z 50),(P 0.4+Z 50)和(P 0.8+Z 50)复合暴露组和等效应复合暴露组中14 d后,考察Nano-ZnO的加入对PFOS诱导甲状腺毒性的影响,分析联合毒性类型和可能的致毒机制。最后利用(P 0.05+Z 1.7),(P 0.1+Z 3.4)和(P 0.2+Z6.75)处理组来考察等效应暴露对斑马鱼亲本代生殖毒性和子代胚胎质量的影响。本文探讨了污染物对斑马鱼从孵化到性成熟内各个发育时期相应毒性指标影响,研究成果如下:(1)PFOS和Nano-ZnO单独暴露均可以引起胚胎的急性毒性,PFOS和Nano-ZnO复合暴露后导致胚胎急性毒性增强。Nano-ZnO的加入显著增强了PFOS对幼鱼死亡率和畸形率诱导,抑制胚胎的孵化率和心率。复合暴露同时诱导幼鱼体内氧化应激和细胞凋亡反应增强。Nano-ZnO的出现激活了PFOS对氧化应激酶(SOD、GPx与MDA)和细胞凋亡酶(Caspase-3与Caspase-9)活性诱导,上调了细胞凋亡相关基因(p53,Bax,Bcl-2,caspase-3与caspase-9)的表达,同时抑制了氧化应激相关基因(SOD1、Cat与GPx1a)的表达。复合暴露后毒性增强的原因可能是由于PFOS的独特的化学性质,改变了细胞膜的通透性,使小粒径大分子污染物(Nano-ZnO)更容易进入膜内,进而影响体内一些重要的酶活性和激素分泌平衡,导致Nano-ZnO细胞内残留量增加,最终诱导胚胎的发育毒性增强。(2)Nano-ZnO与PFOS两种复合暴露类型均增强了幼鱼14 d的发育毒性,(P 0.8+Z 25)和(P 0.8+Z 50)mg/L复合暴露组显著提高幼鱼的死亡率和畸形率,同时抑制了幼鱼的体长。Nano-ZnO的加入使得PFOS对幼鱼体内T3含量诱导显著增强,同时抑制了T4含量。Nano-ZnO的加入显著的抑制了TSHβ与TRα基因的表达,上调了TRβ、Deio1、Deio2、NIS与CRH基因的表达,同时抑制TG、TTR基因和蛋白的表达,但对TPO基因表水平没有影响。研究结果表明,PFOS与Nano-ZnO相互作用进入细胞膜内,干扰幼鱼甲状腺轴的功能,影响碘的吸收,合成、运输和甲状腺激素核受体的绑定,破坏HPT轴作用位点,破坏体内甲状腺激素平衡从而对幼鱼的生长发育造成一系列的危害,这可能是PFOS与Nano-ZnO复合暴露增强幼鱼甲状腺毒性的原因。(3)复合暴露能够提高亲本代斑马鱼累积死亡数量,抑制成鱼体重与体长的发育,降低产卵量与胚胎中卵蛋白的含量。但并不影响成鱼性腺指数值,说明复合暴露不影响斑马鱼卵巢与精巢的重量。复合暴露影响精巢和卵巢内成熟细胞的生成,诱导肝脏和肠器官的细胞空穴及间隙增大。复合暴露组中的成鱼外周血细胞中彗星尾距值和微核率随着暴露浓度的升高,也显现增加状态,说明Nano-ZnO能增强PFOS对斑马鱼血细胞DNA的损伤程度。(P 0.1+Z 3.4)和(P0.2+Z 6.75)复合处理组能够显著降低雄鱼体内T的含量,不影响雌鱼体内T的含量。而对雌鱼体内E2的含量抑制作用明显,但对雄鱼体内E2含量没有影响,说明复合暴露影响斑马鱼体内性激素的分泌。Nano-ZnO单独暴露对Vtg1基因的表达没有显著影响,但与PFOS复合暴露后能显著地抑制斑马鱼肝脏组织内Vtg1基因的表达,进而影响子代胚胎中卵黄蛋白含量。复合暴露同时提高子代幼鱼死亡率,降低卵受精率和孵化率,对子代幼鱼体长和畸形率没有显著影响。复合暴露后生殖毒性增强的可能原因是由于污染物通过影响有机体内性激素的分泌来影响动物体的性器官成熟、副性征发育及维持性功能等作用。综上所述,环境中Nano-ZnO的存在会干扰PFOS对斑马鱼的发育毒性,甲状腺毒性和生殖毒性,且联合毒性作用增强。因此,进行污染物的风险评价,不能仅仅从单一污染物的毒性出发,还要考虑复合污染物的相互作用趋势,从而做出合理的风险评估,保护公众的生命健康。