微囊藻毒素-LR對斑馬魚生殖和生長發(fā)育的影響及其機制.pdf

1、湖泊富營養(yǎng)化和藍藻水華頻繁爆發(fā)是當(dāng)前國內(nèi)外迫切關(guān)注的環(huán)境問題，其主要危害之一是微囊藻毒素(Microcystins，MCs)的產(chǎn)生。大量研究表明，MCs不但是典型的肝毒素，還具有明顯的生殖毒性，可對魚類的生長發(fā)育產(chǎn)生不利影響。為了系統(tǒng)地評估MCs對魚類生殖和生長發(fā)育的毒性效應(yīng)，本研究選取模式生物斑馬魚（Danio rerio）作為實驗材料，首先在急性毒性實驗中研究了腹腔注射MC-LR后斑馬魚卵巢的病理損傷及抗氧化系統(tǒng)響應(yīng)的時間劑量效應(yīng)規(guī)

2、律;進一步采用生命周期暴露，從生長參數(shù)、超微組織病理學(xué)損傷、性激素含量及調(diào)控通路上關(guān)鍵基因表達水平幾方面，系統(tǒng)分析了環(huán)境相關(guān)劑量下MC-LR對斑馬魚生長、生殖內(nèi)分泌系統(tǒng)的干擾效應(yīng);最后，通過亞慢性暴露實驗，從精巢組織學(xué)、性激素含量、相關(guān)基因和蛋白表達多個層面，全面地評估了MC-LR對成年雄性斑馬魚生殖內(nèi)分泌系統(tǒng)的毒性影響和干擾作用，并對其雌激素效應(yīng)潛力及產(chǎn)生機制進行了合理的推斷。本研究的開展為全面系統(tǒng)地認識MC-LR的生長和生殖毒性、內(nèi)

3、分泌干擾效應(yīng)及評估自然條件下MC-LR雌激素效應(yīng)風(fēng)險提供了重要的實驗依據(jù)。主要結(jié)果如下:
　　1.在急性毒性實驗中，以雌性斑馬魚為研究對象，腹腔注射50和200μg/kg BW劑量的MC-LR，分別在注射后1、3、12、24、48、168 h后取樣，研究結(jié)果顯示:卵巢病理變化在注射后12h內(nèi)呈時間依賴性增長，主要表現(xiàn)為空泡化、細胞間隙擴大和細胞溶解;同時MDA含量顯著升高，伴隨著抗氧化酶CAT、SOD、GPx活性及基因表達不同程度

4、的增加，表明氧化脅迫在MC-LR引起的生殖毒性中起著重要作用;卵巢中GSH的大量消耗暗示GSH解毒途徑可能在MC-LR解毒中發(fā)揮著關(guān)鍵作用;168 h后卵巢病理損傷和抗氧化機能的恢復(fù)，表明組織中抗氧化防御系統(tǒng)的響應(yīng)是緩解MC-LR毒性影響的重要機制之一。
　　2.在生命周期實驗中，斑馬魚從幼魚階段(5 d)開始暴露于0、0.3、3和30μg/LMC-LR90 d至性成熟。結(jié)果表明:環(huán)境劑量（大于3μg/L）的MC-LR可導(dǎo)致生長受

5、阻，腦、肝臟病理學(xué)損傷，性腺發(fā)育遲緩;MC-LR對生長發(fā)育的抑制效應(yīng)可能是通過下調(diào)GH/IGF軸上游ghrh、pacap1、gh，以及性腺中g(shù)hra、igf3、igf2r（雌魚和雄魚）和igf1（僅雄魚）基因表達造成的，并表現(xiàn)出一定的雌雄差異性;3和30μg/L濃度下，卵巢T含量顯著下降，而E2含量仍保持穩(wěn)定，結(jié)合HPGL軸基因表達結(jié)果推測，性激素變化可能由于卵巢發(fā)育遲緩引發(fā)機體負反饋調(diào)節(jié)，導(dǎo)致腦中上游基因fshβ和lhβ上調(diào)發(fā)揮補償效

6、應(yīng)，促進下游性腺中T向E2的轉(zhuǎn)化增加。進一步研究結(jié)果顯示，各處理組雌魚肝臟vtg1基因表達和卵巢中VTG含量均顯著降低，表明MC-LR會減少雌性斑馬魚卵巢的卵黃儲積，進而影響卵母細胞的成熟及生殖功能。
　　3.在亞慢性實驗中，將成年雄性斑馬魚暴露于0、0.3、1、3、10、30μg/L MC-LR30d。研究發(fā)現(xiàn):MC-LR暴露可引起斑馬魚GSI減小、精巢細胞間隙擴大、成熟精子比例降低;MC-LR還能干擾HPGL軸相關(guān)基因表達，造

7、成腦中上游基因（gnrh2、gnrh3、cyp19b、erα、erβ、ar、fshβ和lhβ）普遍出現(xiàn)劑量依賴性下調(diào);精巢中類固醇激素合成基因（star、cyp11a、cyp17、cyp19a和fshr）在3μg/L出現(xiàn)上調(diào)，但隨著濃度的繼續(xù)升高而有所回落;精巢中性激素E2和T同樣出現(xiàn)非劑量依賴性升高，在10μg/L濃度下達到高峰，該結(jié)果暗示MC-LR內(nèi)分泌干擾效應(yīng)可能是其雌激素效應(yīng)和細胞毒性雙重特性的體現(xiàn)。此外，3、10和30μg/L