微塑料与金属砷联合暴露对斑马鱼的生殖和生长发育毒性效应研究

作     者：张争 

作者单位：南方医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈训财

授予年度：2023年

学科分类：100405[医学-卫生毒理学] 1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 10[医学] 

主      题：微塑料 重金属砷 斑马鱼 生殖毒性 生长发育毒性 

摘      要：研究背景:微塑料因其吸附重金属的能力而被广泛研究。在自然环境中,砷以不同的形式存在,其毒性主要取决于其形态和浓度。然而不同形式的砷与微塑料结合的生物危害尚未被探索。研究目的:本研究旨在揭示不同形态砷在聚苯乙烯微塑料上的吸附机理,研究聚苯乙烯微塑料对不同形态砷在斑马鱼幼鱼中的组织积累和发育毒性的影响。同时进一步探究聚苯乙烯微塑料联合毒性更大的三价砷是否影响斑马鱼的生殖功能以及是否具有跨代毒性作用。结果与讨论:1.微塑料与不同形态砷的吸附机制研究结果表明,微塑料对三价砷的吸附能力比二甲基砷高35倍,其中氢键在吸附过程中起着重要作用。此外,三价砷和二甲基砷在微塑料上的吸附符合准二级动力学模型以及Freundlich模型。2.微塑料与不同形态砷联合暴露对斑马鱼胚胎的毒性作用(1)微塑料还降低了幼鱼发育早期三价砷在其体内的累积,从而提高了孵化率;而微塑料对幼鱼二甲基砷的累积没有影响,降低了胚胎的孵化率。除微塑料暴露组外,其他处理组均可导致斑马鱼幼鱼心率下降。联合三价砷或联合二甲基砷暴露均导致幼鱼氧化应激,但联合三价砷会在幼鱼发育后期引起更严重的氧化应激反应。(2)相比单独暴露,微塑料和三价砷联合暴露会产生特异性代谢差异,主要影响嘌呤代谢通路,促进特异性代谢紊乱。然而联合二甲基砷暴露所影响的代谢途径则与二者单独暴露基本一致。表明这两种化学物质具有独立的作用。综上所述,我们的研究结果强调,微塑料和不同形式的砷的联合毒性构成了不可忽视的健康风险。3.微塑料联合三价砷暴露对斑马鱼生殖系统及子代生长发育的毒性作用研究(1)结果表明,与单独暴露组相比,微塑料联合三价砷暴露会显著影响雌性斑马鱼的卵巢发育,导致性腺指数降低,同时,从组织学上可观察到初级生长期卵母细胞比例显著降低以及成熟期卵母细胞比例显著增高。无论是联合暴露或者单独暴露,均影响性激素分泌的平衡,但是联合暴露对于性激素的影响更大。(2)微塑料与三价砷联合暴露对卵巢代谢的影响更大,主要影响鞘脂代谢,亚油酸代谢,半乳糖代谢等代谢,这些则与氧化应激、性激素的合成以及脂质合成有关。(3)微塑料单独暴露对于子代的跨代毒性效应不明显,砷单独暴露有明显的跨代毒性效应,而当二者联合暴露后,对子代早期发育抑制效应趋势增强,体现在子代早期发育死亡率增高、孵化率降低以及心率的衰减。我们的研究结果表明,相比较微塑料单独的毒性作用,更让人不可忽视的是其联合其他毒物的复合毒性作用。