砷对斑马鱼胚胎发育和基因表达的影响

作     者：康博伦 王静涵 郭少娟 杨立新 KANG Bolun;WANG Jinghan;GUO Shaojuan;YANG Lixin

作者机构：中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 

出 版 物：《环境科学研究》 (Research of Environmental Sciences)

年 卷 期：2024年第37卷第9期

页      面：2074-2083页

核心收录：

学科分类：07[理学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(No.42177259) 

主　　题：砷 斑马鱼胚胎 毒性 基因表达 

摘      要：砷是已知的致癌剂和致畸物,长期砷暴露是导致人类疾病和损害野生动物健康的重要环境风险因素之一。尽管孕期遭受砷暴露的风险依然存在,但是环境浓度范围下的砷暴露如何影响胚胎发育的机理有待揭示。本研究以斑马鱼为模式动物,运用鱼类胚胎急性毒性测试方法、RNA-Seq深度测序和生物信息分析方法,研究亚砷酸盐(As^(3+))对斑马鱼早期胚胎发育的影响,确定与胚胎发育异常相关基因的表达变化,揭示As^(3+)影响胚胎发育的机理。结果表明:①依据斑马鱼早期胚胎小眼睛、小耳石、躯干弯曲和心包水肿形态变化,确定As^(3+)暴露120 hpf(hour post-fertilization,受精后的小时数)后半数效应浓度(EC_(50))为0.6 mg/L。②在As^(3+)暴露浓度为0.2 mg/L和1.0 mg/L条件下暴露72 hpf后,斑马鱼胚胎中分别有591和461个基因的表达水平发生变化。③与对照相比,As^(3+)暴露组中显著性差异表达基因主要涉及细胞外基质、环境刺激感知和光传导等生物学过程,还涉及参与糖、药物、卟啉和视黄酸代谢和细胞信号传导等生理生化过程。研究显示,As3+可能通过干扰代谢过程、影响细胞信号传导和细胞外基质组成,从而影响细胞迁移和分化,最终导致胚胎发育异常。