EE2损伤雌性斑马鱼成鱼(Danio rerio)卵巢、肝脏和鳃的机理研究

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环境雌激素广泛存在于自然水体中,对长期生活在水中的鱼类影响巨大。但现有的研究主要集中于环境雌激素对鱼类早期的胚胎发育、性别分化以及雄鱼性腺发育的影响,而对雌鱼卵巢发育的研究较少。因此,本研究选取典型的环境雌激素EE2(17α-Ethynylestradiol)对模式动物斑马鱼(Danio rerio)雌性成鱼进行了6天暴露处理。组织学研究发现,高剂量组(100 ng/L EE2)卵巢中卵黄生成中期(MV期)卵母细胞内容物减少,成熟期(FG期)卵母细胞闭锁;而低剂量组(20 ng/L EE2)卵巢发育和卵子发生正常。为了阐明EE2损伤斑马鱼卵巢的分子机制,本研究采用定量PCR方法,分析了EE2对雌性斑马鱼成鱼脑-垂体-性腺轴中参与性类固醇合成重要基因的表达水平的影响。定量结果表明,高剂量的EE2暴露使脑中cyp19a1b、gnrh-II和垂体中GnRH受体gnrhr-II的表达均显著下调,这可能会抑制垂体中促卵泡生成素(FSH)和促黄体生成素(LH)的合成。垂体中定量结果发现,FSH亚基fshβ和LH亚基lhβ的表达均显著下调,暗示垂体中FSH和LH合成降低,这与我们的猜测一致。不仅垂体中两种促性腺激素合成降低,在卵巢中FSH和LH各自的受体fshr、lhr的表达也显著下调,这可能会抑制卵巢中E2(17β-Estradiol)合成关键基因cyp19a1a和DHP(17a,20bdihydroxy-4-pregnen-3-one)合成关键基因20β-hsd-II的表达。定量结果发现两个基因的表达均显著下调,暗示卵巢中E2和DHP的合成减少,进而可能会下调血浆中E2和DHP的水平。本研究测定了雌性斑马鱼血清中E2的水平,发现高剂量的EE2处理能显著降低血浆中E2(17β-Estradiol)水平,这与上文的推测结果一致。虽然,本研究未测定血浆中DHP的水平,但我们有理由推测血浆中DHP的水平也会降低。此外,不仅血浆中E2水平降低,其在卵巢中的效应原件erα的表达也显著降低,这可能会导致E2不能诱导MV期卵母细胞完成卵黄积累,进而导致该时期卵母细胞内容物减少。而DHP的合成不足可能会导致FG期卵母细胞丧失成熟的能力,进而诱导其闭锁,并进入凋亡阶段。上述推测与我们组织学结果完全一致。综上,我们认为:100ng/L EE2暴露导致雌性斑马鱼成鱼卵子发生受阻,与脑-垂体-性腺轴中众多参与雌激素和孕激素合成的重要基因及雌激素效应原件的表达下调密切相关。此外,本实验还初步探究了EE2对雌性斑马鱼肝脏的内分泌干扰效应,发现EE2能诱导肝脏中erα和vtg的表达。在EE2对雌性斑马鱼的生殖毒性研究中,我们还发现,高剂量组雌鱼体色暗淡,背部鳞片竖起,鳃丝充血,腹腔积水,肝脏肿大;而低剂量组并无上述现象,我们推测可能跟EE2诱导的雌性斑马鱼肝脏和鳃的氧化胁迫有关。因此,我们分析了EE2暴露后斑马鱼鳃和肝脏的组织学结构变化及鳃和肝脏中抗氧化系统酶活性(SOD、CAT、GPx)及脂质过氧化水平指标MDA的含量。结果表明,低剂量组肝细胞间隙变大,部分鳃小片脱落。高剂量组肝细胞排列混乱,核仁萎缩,并呈现大量空泡化;鳃小片融合并大量脱落,部分鳃小片上皮脱落,鳃丝血管萎缩变形。与对照组相比,低剂量组肝脏中GPx的活性在暴露后3天显著下降,但随后恢复正常,而SOD和CAT的活性及MDA的含量均无显著变化;鳃中SOD活性先下降后恢复正常。同时,GPx的活性在第3天和6天均显著下调,而CAT的活性及MDA的含量均无显著变化。高剂量组肝脏中GPx的活性先下降后恢复正常,而SOD和CAT的活性随着暴露时间的延长均显著降低,但MDA的含量显著增加。在鳃中,SOD、CAT和GPx的活性在暴露后第3天和6天均显著下降,但MDA的含量显著上升。因此,以上结果表明,低剂量EE2暴露后,斑马鱼肝脏和鳃均未受到严重的氧化损伤,而高剂量暴露后肝脏和鳃受到了较为严重的氧化胁迫,这与本研究的组织学观察结果一致。此外,我们研究还发现,高剂量EE2暴露后,斑马鱼鳃中Na+/K+-ATPase活性受到显著抑制,结合鳃的组织病理学结果,我们推测,EE2可能会影响鱼体的渗透压调节,从而导致雌性斑马鱼腹腔积水。
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