溴氰菊酯对斑马鱼行为及M3、M5受体表达的影响

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我国的经济和农业在不断发展的同时,伴随着各种污染的产生,特别是水污染。面对严峻的挑战,越来越多的人开始致力于对水体污染和水质监测、预警以及评估的研究。据悉,鱼类的行为的变化是污染物所引起的最敏感的指标,可进行水质预警。同时行为的变化受到了内部机制的调节,乙酰胆碱(ACh)特异性的作用于胆碱能受体,激活相偶联的受体,生物体内的不同的信号通路被启动,进而出现不同的生物学效应,例如,生物行为的变化等。环境胁迫下,生物体的生活和生存受到了威胁,外在的行为随之改变,内在的生理和生化指标也发生了改变,机体的行为和胆碱能受体间可能存在一定的关联。本文首先对低浓度的氯化镉(CdCl2),溴氰菊酯(DM),阿特拉津(ATZ)和磷酸氢二钠(Na2HPO4)暴露下斑马鱼的行为强度的变化进行了研究,研究中发现溴氰菊酯这类神经性药物对斑马鱼的毒性作用较大,因此在后续对环境胁迫下斑马鱼毒蕈碱型受体(M3b,M5a,M5b)分别在肌肉和眼部的相对表达量的变化与行为的影响间的研究中,继续选取了溴氰菊酯作为污染物进行研究。在对斑马鱼毒蕈碱型受体的研究中采用的是RT-PCR技术。其中,实验室所测定的斑马鱼在溴氰菊酯暴露下的48 h的半数致死浓度被设定为毒性单位1TU。旨在将环境变化下生物体的外在的行为变化与内在的生理生化变化相结合,对生物体的变化进行较多方面的解释,以此来丰富水质监测的指标,确定污染的存在并预测其危害。实验结果如下:1.通过对不同药物对斑马鱼行为变化的研究中,发现4中不同处理组中斑马鱼的行为强度发生不同的变化,但其平均值都低于对照组,受到了不同程度的抑制。在观察中发现,斑马鱼的行为表现出明显的昼夜节律,并且节律性发生紊乱,出现了延迟现象,其中以溴氰菊酯的影响最为显著。因此,在后续的受体表达与行为变化实验中,继续选用溴氰菊酯进行实验。2.在进行了168 h的溴氰菊酯两种浓度(0.1TU和10%地表水浓度)暴露下,不仅斑马鱼的行为发生了与之前预实验相类似的现象,行为强度受到抑制,节律性发生紊乱,出现了剂量效应现象。而且斑马鱼肌肉中的毒蕈碱受体的不同受体类型的表达也受到了不同程度的影响,其中可能存在着剂量效应关系。而且在0.1TU暴露下肌肉中的相对表达量变化显示在暴露前三天,其相对表达量波动较大,到了后期则趋于平稳,特别是M3b,并且在前期出现受体夜间的相对表达量高于白天,与胆碱能系统中存在的节律性研究吻合。在斑马鱼行为延迟3 h后的不活跃期24:00-8:00,大部分阶段的受体的相对表达量相对较高,特别是0.1TU浓度下的,3个亚型此期间的相对表达量都高于活跃期。根据实验结果推测M3在协调肌肉的运动中起到较主要的作用,同时其他亚型的受体也起到了一定的辅助作用,共同调节着斑马鱼的行为变化,并且需要在今后的实验中进行更进一步的研究。3.在斑马鱼眼部表达的毒蕈碱型受体亚型在两种不同浓度暴露下都表现出了明显的节律性,特别是M5a。但是10%地表水浓度较0.1TU的影响较大,存在着一定的剂量效应关系。并且眼部受到的影响较肌肉出现的早,其在0.5 h相对表达量因受到药物刺激出现了急剧增加的现象,比肌肉早了0.5 h。M5在眼部的表达参与到了调节节律性的轴的开端光感受器的调节中,与参与眼部时钟与中央时钟之间运行的M3受体协同作用。调节着机体中的昼夜节律性,进而调节的生物的行为活动的节律性。M3和M5在溴氰菊酯的两种不同浓度处理下出现的相对表达量的变化为其发生的行为节律性紊乱现象的解释提供了可能,并且,根据实验结果得到M5a起到的作用可能更大。总而言之,溴氰菊酯这一神经性药物对斑马鱼的行为和受体的相对表达量的变化产生一定的毒性作用,并且有一定的剂量效应关系。溴氰菊酯是通过对内在受体相对表达量的影响,以及对乙酰胆碱酯酶的酶活的影响,进而影响到了外在的行为的变化以及节律性的紊乱。其中M3和M5受体在其中起到了重要作用。同时,行为的影响不光受到胆碱能系统的作用,同时还伴随着神经系统的调节,以及其他生物钟机制的参与作用,需要在今后的实验中更进一步的进行研究。
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