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全氟辛烷磺酸盐(PFOS)是一种新型持久性有机污染,其潜在的毒性和对人体健康的影响受到广泛的关注。本论文用斑马鱼胚胎为暴露模型,系统的研究了PFOS的发育毒性。应用蛋白质组学方法分析了斑马鱼胚胎在暴露PFOS后蛋白质的表达变化。随后探讨了PFOS对斑马鱼幼鱼下丘脑-垂体-甲状腺轴的影响。同时检验了Nrf2通路和MAPK通路在PFOS诱导斑马鱼胚胎氧化损伤过程中的作用。本研究说明斑马鱼胚胎是研究污染物发育毒性非常好的实验模型,实验结果为PFOS的毒性评价和机制研究提供科学依据。主要结果如下:
1.受精后4h的斑马鱼胚胎暴露于0.1、0.5、1、3和5 mg/L PFOS。幼鱼的孵化延迟,孵化率和存活率都有显著的下降。暴露组幼鱼出现发育异常,包括卵黄水肿、尾部和心脏畸形、和脊柱弯曲。处理组的幼鱼生长被抑制。我们观察到暴露组的幼鱼相比于对照组有更多的凋亡细胞。PFOS暴露诱导了p53、Bax、hhex和pax8的基因表达,抑制了cyp19a/b的基因表达。结果说明PFOS可能会影响甲状腺激素和雌激素的活性。
2.通过二维凝胶电泳结合质谱分析方法,分析了PFOS暴露后斑马鱼胚胎蛋白表达谱的变化。观察到有69个蛋白的表达发生改变(大于2倍),其中有18个蛋白被成功鉴定,功能涉及解毒效应、能量代谢、脂肪运输、内固醇代谢、细胞结构、信号转导和凋亡。
3.斑马鱼胚胎暴露于0、100、200和400μg/l PFOS到受精后第15天,CRF和TSH的基因表达分别被显著的上调和下调。NIS和Diol的基因表达有明显的上升,而TG的基因表达则显著下降。TTR的基因表达被抑制,并有剂量效应关系。TRα和TRβ的基因表达被分别上调和下调。斑马鱼幼鱼中总T4浓度没有变化,而T3浓度则有显著的升高,实验说明PFOS暴露可能会改变甲状腺激素的状态。
4.斑马鱼胚胎暴露于0、0.2、0.4和1 mg/l POFS到96 hp。PFOS暴露增加了活性氧(ROS)的生成,并存在剂量效应关系。超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活性都被PFOS显著地诱导。暴露组幼鱼中的丙二醛有明显的升高。Nrf2和HO-1的基因表达有显著的上调。ERK的基因表达没有变化,而JNK和P38基因表达有显著的上升,这可能与引起斑马鱼胚胎细胞凋亡有关。我们还发现用Nrf2的激活剂SFN进行共暴露有明显的保护作用。MAPK的抑制剂对HO-1基因表达和PFOS诱导ROS生成无影响。我们用morpholino技术对Nrf2进行基因敲降,观察到PFOS对HO-1的诱导作用减弱。实验结果说明在斑马鱼胚胎在早期发育过程中,Nrf2途径可能是一条主要的抗氧化应激通路,有重要的保护作用。