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SO2是全球性的大气污染物，是矿石燃料的燃烧中经常出现的气体污染物（如汽车尾气、煤炭燃烧），而且是雾霾产生PM2.5的重要组成成分，与人类健康密切相关。SO2的衍生物亚硫酸钠(Na2SO3)和亚硫酸氢钠(NaHSO3)是良好的防腐剂和保鲜剂，被广泛运用在食品领域，所以从不同的生物测试系统的不同角度对SO2及其衍生物的细胞和遗传毒性进行研究是非常有必要的。目前对SO2及其衍生物的研究主要集中在对小鼠各器官特别是对肺等呼吸器官的氧化损伤和DNA损伤，并未涉及生殖毒性以及其毒性机制和损伤修复。秀丽隐杆线虫（Caenorhabits elegans）因其结构简单、生命周期短、子代数目大、易获得突变体、便于在实验室饲养等特点，对生殖毒性及其子代毒性和修复等研究占有优势，虽被广泛应用于众多毒性物质（如Hg、 Cu、 Ag、 Cr等）的毒理学研究中，但用来评估SO2及其衍生物毒性机理的研究鲜有报道。因此，对SO2及其衍生物染毒后的秀丽隐杆线虫其产卵量、卵孵化率、寿命等的研究为揭示SO2及其衍生物对人类和其他动物生殖毒性效应的机理也具有十分重要的理论和现实意义。 在本课题组前期的研究中，已完成了SO2衍生物（Na2SO3∶ NaHSO3=3∶1）对秀丽隐杆线虫生理指标和生化指标影响这两部分的工作，尚未进行基因水平的研究。已有的研究结果表明:SO2衍生物能够影响秀丽隐杆线虫（Caenorhabits elegans）的体型、体长，产卵量降低、卵孵化率减少;SO2衍生物还能够引起线虫寿命缩短，肠道内脂褐质含量增多，总抗氧化能力(T-AOC)降低、丙二醛(MDA)（自由基攻击生物膜产生的有害物质）的含量增加。因此，SO2衍生物对线虫具有多重生物毒性，且这些毒性作用呈现出浓度依赖效应，推测SO2衍生物对线虫的毒性机制可能与降低线虫体内的总抗氧化能力(T-AOC)活性，导致过多的自由基积累引起的氧化损伤作用相关。本研究基于已完成的工作，从基因水平方向入手，深入SO2衍生物对秀丽隐杆线虫的毒性效应研究。 本研究采用Na2SO3和NaHSO3（物质的量为3∶1）的混合物浓度分别为0mg/L、3.2mg/L、32mg/L和320mg/L，对秀丽隐杆线虫进行染毒一天(24h)，通过荧光定量比较所选的4个氧化应激相关基因(mev-1、gas-1、sod-1、sod-3)与对照组相比的表达量差异，选取表达差异最大的2个基因的RNA干扰型线虫，研究干扰型线虫在SO2衍生物暴露下对其生殖和寿命的影响。 实验结果发现，在所选取的4个基因中，秀丽隐杆线虫在SO2衍生物暴露下，sod-1基因的表达量与对照组相比，在32mg/L和320mg/L的浓度下显著上调（P=0.016和P=0.0338）;sod-3基因的表达量与对照组相比，当浓度为32mg/L时极显著上调(P=0.0099);而SO2衍生物能影响mev-1和gas-1的表达量，但这2个基因与对照组的表达量差异并未达到显著性水平。实验结果表明在对抗SO2衍生物毒性的反应中，sod-1和sod-3这两个基因发挥了某种作用。为了验证这一猜想，本研究选取了分别干扰掉sod-1和sod-3的2个品系的线虫sod-1(RNAi)和sod-3(RNAi)进行研究。首先对2个干扰型线虫sod-1(RNAi)和sod-3(RNAi)与野生型线虫N2在SO2衍生物同样的浓度梯度下，对比它们在生殖方面差异的变化。我们发现基因sod-1和sod-3被干扰以后，线虫的产卵量和卵孵化率都出现了极显著性降低(P＜0.001)。sod-1(RNAi)品系与野生型品系N2在卵孵化率上的差异会随着染毒浓度的升高而增大，当SO2衍生物浓度为320mg/L时，sod-1(RNAi)线虫与野生型N2卵孵化率相差14.16±1.46(％)，与0mg/L时的差值12.05±1.81(％)相比呈现显著增大(P＜0.05)，而产卵量上的差异并不显著。同样，sod-3(RNAi)品系与野生型N2在产卵量和孵化率上的差异会随着染毒浓度的升高而增大，SO2衍生物浓度32mg/L和320mg/L时的减少量分别为6.65±1.09(％)、6.86±1.49(％)，相比于0mg/L时的差值5.74±1.15(％)显著性增大(P＜0.05)。 为进一步探究干扰掉sod-1和sod-3对线虫寿命的影响，分别对sod-1(RNAi)、sod-3(RNAi)和野生型N2线虫，对其寿命进行统计和分析，并绘制生存曲线图。结果显示，SO2衍生物暴露对野生型线虫N2的寿命具有显著影响，最长寿命伴随染毒浓度的升高而缩短，此结果与本实验室前期的研究结果一致。sod-1(RNAi)的最长寿命在0mg/L、3.2mg/L、32mg/L、320mg/L分别与野生型N2相差1、1、2、3天;sod-3(RNAi)线虫的最长寿命与野生型N2相差0、1、3、2天，即SO2衍生物浓度越高，相比野生型线虫N2，sod-1(RNAi)线虫的最长寿命相差越大;sod-3(RNAi)最长寿命实验的结果与sod-1(RNAi)相似。 综上所述，在同样的SO2衍生物浓度暴露下，干扰型sod-1(RNAi)和sod-3(RNAi)比野生型N2的卵孵化率低且寿命短，并随着浓度的升高，同一浓度下干扰型线虫和野生型线虫两者间的差异就越大。说明干扰掉这2个基因中的任意一个都加剧了SO2衍生物对线虫卵孵化率和寿命等的毒性影响。也就是说sod-1和sod-3编码的超氧化物歧化酶参与了线虫对SO2衍生物毒性的抵抗。因此我们推测SO2衍生物暴露使线虫生殖、卵的发育和寿命受到显著影响，其中一部分原因是SO2衍生物对线虫造成了严重的氧化损伤，在抵御这种氧化损伤的过程中，超氧化物歧化酶(SOD)基因家族发挥着至关重要的作用。