全氟辛烷基磺酸與納米氧化鋅對斑馬魚聯(lián)合毒性效應研究.pdf

1、污染物復合暴露對生物體的毒性危害是目前人們關注的焦點問題。全氟辛烷基磺酸（Perfluorooctane sulfonate,PFOS,C8F17SO3）是一類持久性有機污染物，對生物具有肝臟、神經(jīng)、生殖和發(fā)育等毒性。由于PFOS在日常加工產(chǎn)品中的廣泛應用，以及在土壤，水體和生物體中的廣泛檢出，對人們的健康造成了嚴重的危害，其毒性也是近年來人們研究的熱點。納米氧化鋅（Nano-ZnO）是一種典型的納米金屬氧化物，其獨特的化學特性使其使用

2、量日益增加。Nano-ZnO可以通過皮膚進入生物體，并在體內(nèi)富集，其對生物的毒害作用也引起了人們的重視。由于環(huán)境中PFOS和Nano-ZnO的排放量日益增多，它們在水中的潛在共存性增大，探究其對水生生物的復合暴露毒性及其作用機制變得十分必要。本文研究了PFOS和Nano-ZnO復合暴露對斑馬魚的發(fā)育毒性、甲狀腺毒性和生殖毒性的影響及其致毒機制。為污染物復合暴露對魚類毒性影響的應急處理提供了基礎研究，同時為污染物水生態(tài)風險分析提供科學依據(jù)

3、。根據(jù)急毒實驗結(jié)果得出，96h PFOS和Nano-ZnO的LC50值分別為3.502mg/L和60mg/L。同時，設計PFOS與Nano-ZnO等效應復合暴露以及（P0.4+Z50），（P0.8+Z50）和（P1.6+Z50）復合暴露組進行96h胚胎發(fā)育毒性實驗。另外將胚胎暴露于（P0.2+Z50），（P0.4+Z50）和（P0.8+Z50）復合暴露組和等效應復合暴露組中14d后，考察Nano-ZnO的加入對PFOS誘導甲狀腺毒性的影

4、響，分析聯(lián)合毒性類型和可能的致毒機制。最后利用（P0.05+Z1.7），（P0.1+Z3.4）和（P0.2+Z6.75）處理組來考察等效應暴露對斑馬魚親本代生殖毒性和子代胚胎質(zhì)量的影響。本文探討了污染物對斑馬魚從孵化到性成熟內(nèi)各個發(fā)育時期相應毒性指標影響，研究成果如下：
　?。?）PFOS和Nano-ZnO單獨暴露均可以引起胚胎的急性毒性，PFOS和Nano-ZnO復合暴露后導致胚胎急性毒性增強。Nano-ZnO的加入顯著增強了P

5、FOS對幼魚死亡率和畸形率誘導，抑制胚胎的孵化率和心率。復合暴露同時誘導幼魚體內(nèi)氧化應激和細胞凋亡反應增強。Nano-ZnO的出現(xiàn)激活了PFOS對氧化應激酶（SOD、GPx與MDA）和細胞凋亡酶（Caspase-3與Caspase-9）活性誘導，上調(diào)了細胞凋亡相關基因（p53，Bax，Bcl-2，caspase-3與caspase-9）的表達，同時抑制了氧化應激相關基因（SOD1、Cat與GPx1a）的表達。復合暴露后毒性增強的原因可能

6、是由于PFOS的獨特的化學性質(zhì)，改變了細胞膜的通透性，使小粒徑大分子污染物（Nano-ZnO）更容易進入膜內(nèi)，進而影響體內(nèi)一些重要的酶活性和激素分泌平衡，導致Nano-ZnO細胞內(nèi)殘留量增加，最終誘導胚胎的發(fā)育毒性增強。
　?。?）Nano-ZnO與PFOS兩種復合暴露類型均增強了幼魚14d的發(fā)育毒性，（P0.8+Z25）和（P0.8+Z50）mg/L復合暴露組顯著提高幼魚的死亡率和畸形率，同時抑制了幼魚的體長。Nano-ZnO的

7、加入使得PFOS對幼魚體內(nèi)T3含量誘導顯著增強，同時抑制了T4含量。Nano-ZnO的加入顯著的抑制了TSHβ與TRα基因的表達，上調(diào)了TRβ、Deio1、Deio2、NIS與CRH基因的表達，同時抑制TG、TTR基因和蛋白的表達，但對TPO基因表水平?jīng)]有影響。研究結(jié)果表明，PFOS與Nano-ZnO相互作用進入細胞膜內(nèi)，干擾幼魚甲狀腺軸的功能，影響碘的吸收，合成、運輸和甲狀腺激素核受體的綁定，破壞HPT軸作用位點，破壞體內(nèi)甲狀腺激素平

8、衡從而對幼魚的生長發(fā)育造成一系列的危害，這可能是PFOS與Nano-ZnO復合暴露增強幼魚甲狀腺毒性的原因。
　?。?）復合暴露能夠提高親本代斑馬魚累積死亡數(shù)量，抑制成魚體重與體長的發(fā)育，降低產(chǎn)卵量與胚胎中卵蛋白的含量。但并不影響成魚性腺指數(shù)值，說明復合暴露不影響斑馬魚卵巢與精巢的重量。復合暴露影響精巢和卵巢內(nèi)成熟細胞的生成，誘導肝臟和腸器官的細胞空穴及間隙增大。復合暴露組中的成魚外周血細胞中彗星尾距值和微核率隨著暴露濃度的升高，

9、也顯現(xiàn)增加狀態(tài)，說明Nano-ZnO能增強PFOS對斑馬魚血細胞DNA的損傷程度。（P0.1+Z3.4）和（P0.2+Z6.75）復合處理組能夠顯著降低雄魚體內(nèi)T的含量，不影響雌魚體內(nèi)T的含量。而對雌魚體內(nèi)E2的含量抑制作用明顯，但對雄魚體內(nèi)E2含量沒有影響，說明復合暴露影響斑馬魚體內(nèi)性激素的分泌。Nano-ZnO單獨暴露對Vtg1基因的表達沒有顯著影響，但與PFOS復合暴露后能顯著地抑制斑馬魚肝臟組織內(nèi)Vtg1基因的表達，進而影響子代

10、胚胎中卵黃蛋白含量。復合暴露同時提高子代幼魚死亡率，降低卵受精率和孵化率，對子代幼魚體長和畸形率沒有顯著影響。復合暴露后生殖毒性增強的可能原因是由于污染物通過影響有機體內(nèi)性激素的分泌來影響動物體的性器官成熟、副性征發(fā)育及維持性功能等作用。
　　綜上所述，環(huán)境中Nano-ZnO的存在會干擾PFOS對斑馬魚的發(fā)育毒性，甲狀腺毒性和生殖毒性，且聯(lián)合毒性作用增強。因此，進行污染物的風險評價，不能僅僅從單一污染物的毒性出發(fā)，還要考慮復合污染