气候变化和水体养分的富集引起淡水和沿海水域蓝藻水华发生的频率、强度和持续时间不断增加，其有毒代谢产物的产生，对生态系统和公众健康造成严重的负面影响。柱孢藻毒素（Cylindrospermopsin，CYN）是一种强效的蓝细菌毒素，在世界各地的水体中都有发现。斑马鱼的许多基因和代谢系统与人类高度相似。以斑马鱼为脊椎动物模型，通过对斑马鱼胚胎发育的毒性和机制研究，加深对CYN毒性、环境问题以及气候变化和富营养化造成的健康危害的认识。血管系统是体内物质运输和机体生理调节的重要通道。血管的异常变化常常导致严重的后果，血管发育障碍可引起出生缺陷、疾病甚至胚胎致死。内皮细胞和平滑肌细胞是血管组织的主要细胞成分，它们在维持血管壁正常结构、生理功能及血管疾病中起重要作用。然而，CYN暴露对血管影响具体机制尚不清楚。因此，研究CYN暴露对血管内皮细胞和平滑肌细胞的潜在影响及其分子机制具有重要意义。综上，本课题利用模式生物斑马鱼和血管细胞作为研究对象，通过体内、体外暴露实验，探究了CYN对胚胎发育及血管细胞的毒性效应及相关机制。本文的主要研究内容和结果如下：
　　①CYN对斑马鱼胚胎的发育毒性研究
　　CYN暴露以浓度依赖的方式降低了胚胎的存活率、孵化率、体长和眼部面积，引起了胚胎形态异常。高浓度（200和2000nM CYN）引起卵黄囊出血、心脏形态畸形和降低心率。CYN暴露引起血管发育异常，导致总静脉（Common cardinal vein,CCV）生长增加、CCV面积增大、腹径增大，反映了CCV重构的延迟。
　　②CYN对斑马鱼胚胎的发育毒性机制研究
　　CYN暴露可引起斑马鱼胚胎发生细胞凋亡、诱导氧化应激及氧化应激相关基因（CAT、GPx1和SOD1）表达的显著变化，推测CYN暴露对斑马鱼胚胎发育造成的不利影响可能与细胞凋亡和氧化应激有关。CYN可能通过打破ROS产生和抗氧化剂防御之间的平衡而引起氧化应激，导致细胞凋亡并最终影响斑马鱼胚胎的发育过程。
　　③CYN对血管内皮细胞的毒性效应及相关机制的研究
　　CYN暴露抑制了人脐静脉内皮细胞（Human umbilical vein endothelial cell,HUVEC）细胞活性，抑制HUVECs迁移，促进HUVECs凋亡，破坏细胞骨架，增加细胞内ROS水平。CYN暴露显著影响Rho/ROCK信号通路上下游基因（ITGB、Rho、ROCK和MLC-1）的表达。综上，CYN可能通过Rho/ROCK信号通路损伤HUVECs细胞骨架，促进HUVECs凋亡，导致血管发育异常。
　　④CYN对血管平滑肌细胞的毒性效应及相关机制的研究
　　CYN导致平滑肌细胞（Smooth muscle cell,SMC）活力下降和迁移受到抑制，破坏SMCs细胞骨架，引起SMCs细胞面积、周长和直径减小，诱导体内ROS水平上升，氧化应激相关基因表达水平的显著变化，引起细胞内氧化应激的发生，导致SMCs DNA损伤，激活p53网络，导致促凋亡基因Bax表达上调和抗凋亡基因Bcl-2表达下调，从而诱导SMCs细胞凋亡。综上，CYN诱导SMCs的氧化应激和DNA损伤，导致p53依赖的凋亡途径。