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湛江近海域沉积物中DlPCBs对斑马鱼胚胎组织结构和CYP1A的影响

湛江近海域沉积物中DlPCBs对斑马鱼胚胎组织结构和CYP1A的影响

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作者：蔡吉榛广东海洋大学

学位级别：硕士

类二噁英多氯联苯（dioxin-like polychlorinated biphenyls，DlPCBs）来源广泛，在环境中半衰期长，对生物机体具有多种毒性。海洋沉积物中的DlPCBs能被食物链底端生物吸收并随食物链富集放大，蓄积于鱼类体内，污染鱼粉和海产食品原... 详细信息

类二噁英多氯联苯（dioxin-like polychlorinated biphenyls，DlPCBs）来源广泛，在环境中半衰期长，对生物机体具有多种毒性。海洋沉积物中的DlPCBs能被食物链底端生物吸收并随食物链富集放大，蓄积于鱼类体内，污染鱼粉和海产食品原料，对动物和人类健康形成威胁。采用生物学方法进行DlPCBs检测更加方便快捷，能直接反映DlPCBs对生物机体的毒害作用。目前利用斑马鱼胚胎病理组织学变化和CYP1A为标志物，进行海洋沉积物DlPCBs的生物学检测尚未见报道。为揭示海洋沉积物中DlPCBs对斑马鱼胚胎组织学和CYP1A的影响，探索以斑马鱼胚胎为指示生物的生物学检测技术，本研究提取、分离湛江近海域沉积物中DlPCBs，进行了如下试验：（1）用GC-ECD （配有电子捕获检测器的气相色谱）仪器分析法，对湛江近海域沉积物DlPCBs污染状况进行调查分析。（2）以供试斑马鱼胚胎的心包、卵黄囊、鱼鳔等发育情况和胚胎死亡为观测指标，研究不同浓度DlPCBs提取物对斑马鱼胚胎致畸（亚致死）和致死毒性效应。（3）观察供试斑马鱼胚胎暴露于DlPCBs提取物后的病理组织学变化，探索DlPCBs提取物对斑马鱼发育早期的毒性作用靶器官。（4）用DlPCBs提取物染毒斑马鱼胚胎96h后，检测仔鱼体内7-乙氧基-异吩唑酮-脱乙基酶（7-ethoxyresorufin-O-deethylase，EROD）活性和细胞色素P4501A（cytochrome4501A，CYP1A）基因mRNA相对表达量的变化，探究湛江近海域沉积物中DlPCBs提取物对斑马鱼胚胎的毒性作用机理。结果表明：（1）采用超声波提取和佛罗里土柱净化相结合方法制备沉积物DlPCBs提取物，经GC-ECD仪器分析检测，发现湛江近海域沉积物存在DlPCBs污染，其中调顺岛附近海域沉积物中DlPCBs含量达45ng/g。（2）DlPCBs提取物对斑马鱼胚胎具有较强的致畸性和致死性，能诱发斑马鱼胚胎心包水肿、卵黄囊水肿和脊柱弯曲，以及胚胎死亡。胚胎异常率、死亡率均呈现DlPCBs提取物浓度依赖性。（3）DlPCBs提取物导致供试斑马鱼仔鱼鳃丝发生水样变性、腮小片上皮细胞结构破碎，甚至脱落;使肝细胞萎缩、坏死，并导致肝糖原消耗的加速;使肠道上皮细胞发生轻微水肿以及心包和卵黄囊发生水肿等。DlPCBs提取物对斑马鱼发育早期的主要毒性靶器官为肝脏和鳃丝。观测斑马鱼仔鱼肝脏和鳃丝病理组织学变化，能在一定程度上对DlPCBs提取物的毒性大小及其作用方式进行评价。（4）一定浓度的DlPCBs提取物能诱导斑马鱼仔鱼EROD酶活性和cyp1a mRNA表达量升高，且呈现浓度－效应关系。斑马鱼仔鱼EROD酶活性与cyp1a mRNA表达可作为海洋沉积物中DlPCBs污染的生物学检测标志。

关键词：湛江近海域沉积物类二噁英多氯联苯病理组织学变化 EROD酶 cypla mRNA 斑马鱼胚胎

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湛江近海沉积物PCBs对斑马鱼肠组织结构、微生物和细胞因子的影响

湛江近海沉积物PCBs对斑马鱼肠组织结构、微生物和细胞因子的影响

引用

作者：俞云鹏广东海洋大学

学位级别：硕士

多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)来源广泛,难以降解,可在环境中长久存在,具有多种生物毒性、高脂溶性和生物蓄积性。海洋沉积物中PCBs能通过食物链的蓄积作用逐级放大,蓄积于海洋生物的体内,从而污染鱼粉和海产品,对人类和动... 详细信息

多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)来源广泛,难以降解,可在环境中长久存在,具有多种生物毒性、高脂溶性和生物蓄积性。海洋沉积物中PCBs能通过食物链的蓄积作用逐级放大,蓄积于海洋生物的体内,从而污染鱼粉和海产品,对人类和动物的健康造成危害。利用斑马鱼(Danio rerio)肠道从组织学、微生物组学和免疫学三方面综合测定近海沉积物PCBs毒性的生物学检测尚未见报道。为了揭示近海沉积物中PCBs对斑马鱼肠道以上三方面的影响,本文通过采集湛江近海沉积物、提取和净化其中的PCBs,进行如下研究:(1)用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测分析沉积物中的PCBs,明确其污染状况。(2)观察不同浓度PCBs提取物的处理组(0、5、10、15μg/L)和阳性对照组(PCB81 10μg/L)染毒斑马鱼后在不同时期(1、3、5、7 d)其肠道的病理组织学变化,探索鱼类消化道病变为主的生物学标识监测方法。(3)运用高通量测序技术对不同浓度不同时期染毒的斑马鱼肠道微生物的16s rDNA的V4区进行扩增分析,探究海洋沉积物中PCBs对斑马鱼肠道微生物的影响。(4)用不同浓度的PCBs提取物染毒斑马鱼后,于不同时期对斑马鱼肠道黏膜免疫细胞因子肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factorα,TNF-α)、白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)和趋化因子(chemokines)IL-8的mRNA相对表达量进行检测分析,探索沉积物中PCBs对肠道黏膜免疫的影响。结果表明:(1)本试验使用超声波提取技术和硅胶柱净化法相结合来制备沉积物PCBs的提取物,经GC-MS仪器检测分析,湛江近海沉积物中存在PCBs的污染,所选采样点中,滨湖公园附近海域沉积物中PCBs的含量最高,为35μg/kg。(2)将斑马鱼暴露在不同染毒浓度和不同时间的的PCBs提取物后,其肠道上皮细胞发生变性、坏死和脱落,且随着染毒时间的延长和染毒浓度的增加,其肠道组织的病变加剧。(3)高通量测序分析斑马鱼的肠道微生物菌群的变化,发现斑马鱼肠道微生物区系中的优势菌门为变形菌门,梭杆菌门,厚壁菌门和拟杆菌门。随着暴露时间的延长,染毒组中,变形菌门平均占比显著降低(P0.05);拟杆菌门占比呈先降低后回升的趋势。然而随着染毒浓度的增加,各处理组中除拟杆菌空白对照组显著高于其他处理组外(P0.05)。在属水平上,随着染毒浓度的增加,不同处理组各菌属占比无显著差异。这表明在门水平上或者在属水平上,优势菌群的占比变化很大程度上取决于暴露时间而不是染毒浓度。(4)不同染毒浓度和不同时期对细胞因子的影响呈线性关系,IL-1β、IL-8和TNF-α随着浓度的上升和时间的延长,其mRNA的相对表达量呈显著上升(P湛江近海域沉积物确实受到PCBs的污染,相比较而言,湛江近海域沉积物的PCBs的污染处于中等污染水平。沉积物提取物中的PCBs能引起斑马鱼肠道的病变,造成上皮细胞坏死脱落,影响肠道的消化与吸收功能;PCBs提取物能造成肠道微生物菌群的组成和丰度的改变,本研究显示优势菌门和菌属的变化大多随暴露时间的延长而呈显著变化,与染毒浓度基本无关;沉积物中的PCBs能显著提高IL-1β、IL-8和TNF-αmRNA的相对表达量,“剂量-效应”关系明显,随着口服暴露时间的延长和染毒浓度的加深,各细胞因子相对表达量显著上升,表明机体肠道炎症反应加剧。

关键词：湛江近海域沉积物斑马鱼多氯联苯病理组织学微生物组学肠道免疫

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