基于激素生物标志物的斑马鱼内分泌干扰效应综合评价模型的建立及其在三种杀菌剂评价中的应用

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随着工业和社会的进步,越来越多的内分泌干扰物进入我们的生活环境。它们会引起内分泌干扰效应,对生物体生长、发育、繁殖、代谢等多个方面具有危害。而目前对内分泌干扰物的毒性评价往往只关注一种或少数几种干扰效应,并只进行比较片面的单一评价。为全面了解和评估内分泌干扰物的内分泌干扰作用,亟需建立新的研究模型用于综合评价内分泌干扰物的多种干扰效应。本研究以斑马鱼为模式生物,选择代表肾上腺素、性激素、甲状腺素、垂体激素等不同内分泌系统的23种激素为生物标志物,利用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)可以同时检测多种物质的优势,建立基于激素生物标志物的斑马鱼内分泌干扰效应综合评价模型。该方法可有效去除基质干扰,相对回收率好,准确度和精密度高。方法基质效应基本处于67.3%-132.1%之间,相对回收率基本处于73.4%-110.2%之间,方法误差≤13.8%,方法相对标准偏差介于0.3%-20.0%之间。以建立的模型为基础,研究丙环唑、戊唑醇、腈菌唑三种广泛使用的三唑类杀菌剂的内分泌干扰效应。三种杀菌剂对不同类型的激素生物标志物表现出不同程度的干扰作用,干扰趋势也存在差异性。它们普遍对肽类激素和脂肪酸衍生物类激素的影响较大,其中腈菌唑的干扰效应更为显著;对甲状腺激素干扰较小。三种杀菌剂对部分激素如皮质醇(F)、血栓素B2(TX B2)的干扰效应是相同的(同为抑制或同为诱导),但对肾上腺素(NE)、褪黑素(MT)等激素的干扰效应却有所不同。此外,研究三种杀菌剂在100 ng·L-1的复合暴露下的内分泌干扰效应。研究结果表明,复合暴露对斑马鱼大部分激素生物标志物的干扰具有与单独暴露相同的效应,且具有性别差异。复合暴露对大部分激素如醛固酮(ALDO)的干扰表现出一定的拮抗作用,对少数激素如前列腺素D2(PG D2)在雄鱼体内的干扰具有协同作用。本研究还利用IBR(综合生物标志物响应指数法)和Tox Pi(毒理学优先指数法)两种综合评价方法从激素生物标志物、内分泌系统和综合指数3个层次对三种杀菌剂的内分泌干扰效应进行评价,并对Tox Pi方法进行优化。评价结果显示两种方法具有较好的一致性并且三种杀菌剂的内分泌干扰效应存在性别差异。三种杀菌剂在低浓度暴露下对斑马鱼具有较大的内分泌干扰效应,它们的剂效曲线普遍表现为先增加后减少。复合暴露中,100 ng·L-1下腈菌唑的内分泌干扰效应较大,戊唑醇和丙环唑较小,而复合暴露具有一定的拮抗作用。本研究发展了一种新的内分泌干扰效应综合评价模型,可以实现对内分泌干扰物全面和直观的评价,为内分泌干扰物的筛选和基于内分泌干扰效应的环境质量评价提供新的方法和手段。
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