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多环芳烃(即PAHs)是指含有两个苯环以上的一系列芳烃及其衍生物，来源于有机物热解或不完全燃烧，生态系统中具有较强的持久性、生物活性、生物累积性和缓慢生物降解性，研究表明，由于其是诱导机体突变的物质和致癌物质的前体[2]，在环境中具有潜在的致癌、致畸和致突变性，可通过食物链危害人类健康。给人类健康和生态环境带来一定的潜在风险。CYP1A1、CYP3A、GST和P-gp是生物体细胞内参与PAHs环境污染物代谢的基因，当生物体受到环境中PAHs暴露胁迫时，会直接影响CYP1A1、CYP3A、GST和P-gpmRNA的表达，CYP1A1、CYP3A、GST和P-gp在基因水平上的变化可作为良好生物标志物对生物体所处的污染状态和潜在危险进行预警，并达到监测PAHs环境污染物的目的。本研究选取PAHs中典型代表污染物苯并(a)芘，以剑尾鱼为实验材料进行体内实验，以剑尾鱼原代肝组织、剑尾鱼脑细胞系和胚胎细胞系作为实验材料进行体外暴露实验，通过体内和体外实验，对B(a)P分子水平生物标志物的研究，探讨其对水环境存在的潜在危害，为其使用的生态风险评估提供实验依据。
主要研究包括：
(1)利用SYBRGreenⅡ荧光定量PCR技术，建立了剑尾鱼CYP1A1基因mRNA水平的定量分析方法。建立了剑尾鱼CYP1A1基因表达的检测方法和定量标准曲线，构建的剑尾鱼CYP1A1和β-actin基因的标准品Ct值检测范围分别为10-26，12-26，扩增效率分别为100.53％，98.40％；建立的标准曲线具有良好的线性关系，相关系数R2均在0.99以上；融解曲线分析结果显示具有特异的单个峰，表明扩增产物特异性非常好。本实验建立了CYP1A1基因的实时荧光定量PCR方法，能满足检测微量样品中剑尾CYP1A1基因表达的要求。
(2)以剑尾鱼为试验动物，研究苯并(a)芘在不同剂量及作用时间下对CYP1A1和P-gp基因表达的影响。体内暴露实验，研究CYP1A1基因在剑尾鱼各组织的表达情况，同时研究B(a)P对CYP1A1和P-gp基因表达的剂量效应和时间效应关系：体外暴露实验，B(a)P暴露剑尾鱼原代肝细胞，采用实时定量RT-PCR方法对剑尾鱼CYP1A1基因的表达进行了检测。体内实验结果表明，CYP1A1和P-gp基因在脑、脾、肝脏、肾、肠中均有表达，B(a)P对CYP1A1基因有诱导作用，对P-gp表达有抑制效应；在本实验设计浓度下，体内实验，CYP1A1基因的表达与B(a)P的暴露浓度均呈现很好的剂量一效应关系，在暴露7dCYP1A1基因表达量达到最高，P-gp的表达量随诱导浓度的升高而降低，暴露3dP-gp的基因表达量最高；体外暴露肝组织块实验，CYP1A1基因的表达与B(a)P的暴露浓度均呈现很好的剂量一效应关系，在暴露48hCYP1A1基因表达量达到最高，P-gp的表达量总体上随诱导浓度和时间的规律性不强，进一步在细胞水平上进行暴露实验很有必要。
(3)建立了剑尾鱼脑细胞系和胚胎细胞系，本文采用胰蛋白酶消化法进行剑尾鱼脑组织和胚胎组织的体外培养，并通过对培养液配方条件的优化成功地进行了剑尾鱼脑细胞和胚胎的原代培养和继代培养。结果显示，两种的最适培养液为含有15％胎牛血清(FBS)的DMEM/F12+L-15培养液，添加碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、表皮生长因子(EGF)及胰岛素样生长因子，最适培养条件为27℃，5％CO2。细胞的贴壁、生长和分裂状态良好，脑细胞为典型的神经样细胞形态，胚胎细胞为上皮样细胞形态；经连续继代培养后，已成功建立了剑尾鱼脑细胞系和胚胎细胞系，现已继代培养脑细胞至第95代，胚胎细胞至85代；两株细胞系细胞经液氮冻存复苏后仍保持其原有细胞形态，其贴壁生长状态和增殖速度也与冻存前无差异；生长特性鉴定结果显示，第65代剑尾鱼脑细胞系细胞的群体倍增时间为43.048h，60代胚胎细胞的群体倍增时间为38.49h，表明细胞的生长分裂依然十分旺盛。染色体分析结果显示，剑尾鱼脑细胞和胚胎细胞特征性染色体数目为48条，表明所建立的细胞系确为剑尾鱼脑细胞系和胚胎细胞系。
(4)以剑尾鱼脑细胞和胚胎细胞为试验材料，通过SYBRGreenⅡ实时荧光定量PCR方法检测苯并(a)芘在不同剂量及作用时间下剑尾鱼脑细胞和胚胎细胞GST、CYP1A1、CYP3A和P-gpmRNA的相对表达量，来研究苯并(a)芘对剑尾鱼脑细胞和胚胎细胞的毒性效应。结果显示：在脑细胞中，B(a)P对CYP1A1mRNA的相对表达量极显著性诱导，存在很好的剂量一效应关系，而在时间上呈现抑制的效应；在本实验设计浓度下，P-gpmRNA、GSTmRNA的相对表达量变化趋势与CYP3AmRNA一致，相对表达量随着B(a)P浓度的增加而不断下降，呈现出抑制的效应关系，而在时间上的效应关系无明显的规律。胚胎细胞中，苯并(a)芘对胚胎细胞CYP1A1也是呈现强诱导效应，存在剂量一效应关系；在时间上，低浓度呈现抑制效应，高浓度组，呈现波动式的先抑制后诱导再强抑制的效应关系。B(a)P在时间和浓度上对P-gpmRNA、CYP3AmRNA的表达量均呈现抑制的效应，对GSTmRNA的表达量影响规律不明显。剑尾鱼脑细胞系和胚胎细胞系可作为一种指示生物标志物的变化的材料来检测水环境污染情况。