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烷基酚类化合物属于内分泌干扰物质,会干扰机体的生长、发育和生殖等生理机能。其化学性质稳定且具有高度疏水性,易于在沉积物中累积,并可以通过食物链进行富集,对某些水生生物、动物及人类造成危害。因此,烷基酚毒理学效应的研究对于保护水生生物安全、维护生态平衡和保障人类健康等都有重要意义。烷基酚类化合物包括壬基酚、丁基酚、辛基酚等十余种化合物,本文主要研究了在环境中浓度较高,环境风险较大的壬基酚、辛基酚和双酚A对水生生物体内神经系统和解毒系统相关酶活性的影响。
生物体内乙酰胆碱脂酶(acetylcholinesterase,AChE)可以催化神经递质乙酰胆碱的水解反应,乙酰胆碱脂酶的活性能够被多种毒物抑制,因此其被广泛应用于指示外源性毒物的神经毒性效应。本文首先研究了壬基酚和双酚A对鱼类脑组织中乙酰胆碱脂酶活性的影响。实验选取金鲫鱼(Cyprinus carpio)作为受试生物,使其分别暴露于不同浓度的壬基酚或双酚A中(0,0.10,0.33,1.00mg·L<-1>),在3d和7d后分别测定脑组织中AChE酶的活性。结果表明,暴露3d和7d后,壬基酚和双酚A处理组中金鲫鱼脑组织中AChE酶活性与对照组相比均无显著变化。说明两种酚类化合物均不能抑制.AChE酶的活性。
生物体对于外源性毒物具有一定的解毒能力,其中乙氧基.异酚恶唑脱乙基酶(7-ethoxyresorufin-O-deethylase,EROD)和谷胱甘肽转移酶(glutathioneS-transferase,GST)在生物体的解毒系统中起着极其重要的作用。前者是混合功能氧化酶系统(MFO)的主要组分,属于第1相反应解毒酶,主要通过氧化反应增加底物的极性。后者属于第Ⅱ相反应解毒酶,主要催化内源性谷胱甘肽与底物进行结合反应,从而增加底物的水溶性,有利于排泄。本文运用牙鲆(Paralichthysolivaceus)肝脏组织中的EROD和GST酶活性作为生物标志物,研究了不同浓度的壬基酚(0、0.10、0.33和1.00mg·L<-1>)活体暴露下两种酶活性的响应特征。结果表明,与对照组相比,暴露于低浓度(0.10和0.33mg·L<-1>)的壬基酚中,EROD和GST酶活性均被诱导,暴露4d后0.33mg·L<-1>的壬基酚处理组中EROD和GST酶活性的诱导率分别为99.2%和127.5%。.暴露于高浓度(1.00mg·L<-1>)的壬基酚中,两种酶的活性均被抑制,4d后EROD和GST活性的抑制率分别为62.0%和37.3%。该试验表明壬基酚能够抑制牙鲆解毒系统的功能,降低鱼类对外源毒物的解毒能力,从而易于出现中毒反应。同时也表明EROD和GST酶活性的体内诱导可用来评价环境中壬基酚的毒性效应,这一特性可作为海洋生态环境健康评估的预警指标。本文同时以栉孔扇贝(Chlamys farreri)为研究对象,研究了壬基酚对其消化腺EROD和GST酶活性的影响,结果表明:在96h的毒物暴露时间范围内,各浓度壬基酚处理组(0.025、0.100和0.800mg·L<-1>)中的EROD酶活性均被诱导,且诱导率随暴露时间的延长而增加;96h后各处理组中扇贝EROD酶活性与对照相比差异极显著(P<0.01),其中0.025mg·L<-1>壬基酚处理组中EROD酶活性诱导达到最大值,诱导率达84.1%,而0.100和0.800mg·L<-1>壬基酚处理组中EROD酶活性诱导率有所降低。壬基酚对栉孔扇贝消化腺中GST酶的活性也有诱导作用,48h后,0.100mg·L<-1>壬基酚处理组对GST酶活性的诱导最大,诱导率达290.9%,随壬基酚暴露浓度的增加和试验时间的延长,GST酶活性的诱导率出现下降,其中0.800mg·L<-1>的壬基酚处理组GST酶活性的诱导率在96h后降为18.2%。
最后,本文运用栉孔扇贝消化腺中的EROD和GST酶活性作为生物标志物,研究了不同浓度的辛基酚和双酚A(0、0.025、0.100和0.800mg·L<-1>)活体暴露下两种酶的活性响应特征,然后比较了壬基酚、辛基酚和双酚A对栉孔扇贝的毒性效应。结果表明,三种酚在低浓度时(0.025mg·L<-1>)对扇贝消化腺EROD和GST酶活性均有明显的诱导作用,与对照相比差异显著(P<0.05或P<0.01),其中双酚A对EROD酶的诱导能力最强;在高浓度(0800mg·L<-1>)时EROD和GST酶活性诱导率均明显降低。三种酚对GST酶活性诱导均随其浓度变化呈“钟形”曲线。
综上所述,烷基酚对于表征生物体内神经系统损伤的乙酰胆碱脂酶活性没有明显的效应,但对于反映生物体内解毒系统活性的EROD和GST酶均有诱导或抑制作用,因此EROD和GST酶可以作为烷基酚类化合物的生物标志物,用于评估烷基酚的生态风险和生物效应。