多氯联苯醚在斑马鱼体内富集特征及毒性效应
作者单位：安徽大学
学位级别：硕士
导师姓名：张学胜;石佳奇
授予年度：2021年
摘 要：多氯联苯醚(Polychlorinated diphenyl ethers,PCDEs)是一类潜在的卤代POPs物质,分布在多种环境样品中。但现在缺乏PCDEs在水生生物中富集特征和毒性效应的相关研究。本研究以PCDEs为研究对象,斑马鱼为模式生物,进行这两方面的研究。在实验室进行模拟,主要研究内容及结果如下:(1)研究了12种PCDEs同系物在斑马鱼体内的急性毒性效应。在本实验中,斑马鱼死亡率随着PCDEs浓度增加而增加。通过非线性回归模型拟合剂量-反应曲线,得到出斑马鱼的半数致死浓度(LC)分别为0.050 mg/L(3,3’,4,4’-Tetra-CDE)至5.465 mg/L(Deca-CDE)。其中,3,3’,4,4’-Tetra-CDE的毒性最高。随着Cl原子取代个数增加,PCDEs对斑马鱼96 h-LC值均逐渐减小,即对斑马鱼的毒性效应逐渐增强。PCDEs(除了Deca-CDE)毒性与其物理化学特征高度相关,LC值随着化学品正辛醇-水分配系数(log K)、溶解度(-log S)、有机碳吸附系数(log K)和298 K过冷液体蒸汽压(-log P)的增加而降低。(2)研究了不同PCDEs同系物对斑马鱼肝脏的抗氧化防御系统、脂质过氧化和卵黄蛋白原(VTG)水平的影响。PCDEs会使得斑马鱼肝脏抗氧化酶(SOD、CAT及GPx)活性、非酶指标(GSH)和脂质过氧化(MDA)水平的变化,4-mono-CDE及4,4’-di-CDE这两种物质引起的变化尤为明显,说明PCDEs暴露可能会引起ROS产量的增加,造成鱼肝脏内的氧化损伤。而且IBR指标表明,不同PCDEs诱导的不同氧化应激响应,1μg/L的4,4’-di-CDE暴露下,斑马鱼肝脏受到氧化损伤的影响最严重。5种典型PCDEs诱导的肝脏和血浆中VTG水平分别为10 ng/m L及10 ng/m L,而且血浆中VTG浓度比肝脏匀浆中的浓度高1个数量级。以上表明PCDEs可以产生类雌激素效应(诱发水生生物合成VTG的能力),虽然其在一些水生生物中其雌激素效力可能远远弱于天然雌激素17α-乙炔基雌二醇(EE2)。(3)探讨了PCDEs对斑马鱼胚胎的发育毒性。选取二氯代和五氯代的PCDEs(4,4’-di-CDE和2,3’,4,4’,5-penta-CDE)对斑马鱼胚胎进行毒性实验,并发现这两种物质有明显的致死效应。斑马鱼胚胎死亡率以剂量依赖性方式增加。4,4’-di-CDE和2,3’,4,4’,5-penta-CDE的96 h-LC值分别为:0.506和0.312mg/L。斑马鱼胚胎的孵化率及体长随着4,4’-di-CDE和2,3’,4,4’,5-penta-CDE浓度的增加减少,而畸形率随之增加。发育畸形主要表现为抑制或延迟胚胎发育和仔鱼生长,并引起心脏或者卵黄囊肿胀,及尾巴缺失或者弯曲。选取孵化率更高的4,4’-di-CDE(更易观察到形态变化)进行胚胎24,48,78及96 hpf的形态变化观察,随着4,4’-di-CDE剂量和暴露时间的增加,斑马鱼胚胎的异常情况就会越多,例如发育及孵化缓慢、色素沉着减少等毒性效应。胚胎和成鱼对污染物的敏感性不同,斑马鱼成鱼对4,4’-di-CDE致死敏感性远小于胚胎,但是胚胎对2,3’,4,4’,5-penta-CDE耐受性远大于成鱼。(4)研究了不同剂量下典型结构的PCDEs(4,4’-di-CDE)在斑马鱼组织的富集特征。斑马鱼各组织富集的顺序是:鳃肝脏肌肉。在7 d净化期内,4,4’-di-CDE从鳃组织的浓度降低最快,在肌肉组织净化最慢。不同组织对4,4’-di-CDE的富集及净化速率有一定差异。随着4,4’-di-CDE浓度的增加,三种组织的吸收速率常数(k)明显下降(p0.05),而净化速率常数(k)没有表现出明显的剂量效应。根据半衰期(t)大小,发现肌肉的半衰期较其他两种组织长一些。通过比较不同剂量4,4’-di-CDE暴露下的生物富集因子(BCF),4,4’-di-CDE(1μg/L)在浓度较低时,具有较高的生物累积潜力。在相同剂量4,4’-di-CDE的暴露下,鳃组织和肝脏的富集能力更强。
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