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目的:低剂量电离辐射作为四大环境污染源之一,它对生物钟的影响日益受到人类的关注。本项目评价了褪黑素对辐射所致斑马鱼的形态发育异常和生物节律紊乱的调节作用,并探寻其机制。从生物节律角度出发,为褪黑素在辐射防治方面提供科学的依据。方法:选用AB系野生型斑马鱼作为动物模型,在斑马鱼发育至受精卵2.0小时（2 hours post fertilization,2 hpf）对其用生物辐照仪进行0.10 Gy低剂量电离辐射,辐射后立即加入1×10-5mol/L褪黑素（melatonin,MLT）。于不同水平下观察各组斑马鱼的生物学效应。1.形态发育学观察:显微镜下幼鱼大体形态发育观察,在发育到受精卵3天（days post fertilization,dpf）时,测量斑马鱼的体长、眼部面积、脊柱宽度和尾鳍长度;2.游泳运动行为记录:在斑马鱼发育到6 dpf时,使用行为监测仪进行游泳行为观测,分析50小时内游泳行为的累计游泳距离、游泳时间和平均速度。同时分析游泳行为的昼夜节律峰值、时相与周期;3.多巴胺检测:使用鱼多巴胺（Dopamine,DA）酶联免疫检测试剂盒检测斑马鱼发育至6 dpf时的多巴胺表达水平。4.褪黑素检测:使用鱼MLT酶联免疫检测试剂盒检测斑马鱼发育至6 dpf时的褪黑素表达水平。5.凋亡水平检测:使用吖啶橙染色法分析斑马鱼发育至3 dpf时的凋亡水平。6.mRNA表达水平检测:RT-qPCR检测斑马鱼核心时钟基因、运动相关基因、褪黑素合成关键酶基因、褪黑素受体基因、凋亡基因与抗氧化基因的m RNA表达水平;。7.隐花色素1（cryptochrome circadian regulator,CRY1）蛋白表达检测:Western blot检测斑马鱼胚胎CRY1蛋白表达。结果:1.使用Image J软件分析斑马鱼体长、眼部面积、脊柱宽度和尾鳍长度。结果显示:与对照组相比,辐射组斑马鱼的体长、眼部面积、脊柱宽度和尾鳍长度增加（P＜0.05）,相对于辐射组,辐射+褪黑素组的斑马鱼这些指标均下调（P＜0.05）。2.在斑马鱼幼鱼发育至3 dpf时,将斑马鱼进行吖啶橙染色处理,与对照组比较,低剂量电离辐射的斑马鱼荧光更亮,更多,荧光强度更强。而辐射+褪黑素组的斑马鱼相对于辐射组下调（P＜0.05）。3.斑马鱼运动行为结果显示:与对照组相比,辐射组斑马鱼的累计游泳距离、累计游泳时间和平均游泳速度均增加（P＜0.05）,并且昼夜节律时相前移、峰值增加和周期缩短。而辐射+褪黑素组的斑马鱼这些指标均下调（P＜0.05）。4.使用酶联免疫检测试剂盒检测斑马鱼6 dpf的褪黑素与多巴胺的分泌水平。与对照组相比,辐射组斑马鱼MLT表达减少,DA表达增加（P＜0.05）。辐射的斑马鱼经过褪黑素处理后,相对于辐射组,MLT表达增加,DA表达减少（P＜0.05）。5.RT-qPCR结果显示:（1）生物节律重点基因:与对照组相比,辐射组斑马鱼的bmal1、clock1a、per1a和cry3a的m RNA表达水平上调（P＜0.05）,cry2和perb没有明显的表达变化（P＞0.05）。与辐照组相比,辐射+褪黑素组的斑马鱼这些基因都存在下调的表达变化（P＜0.05）。（2）运动相关基因:与辐照组相比,辐射组斑马鱼的th、mao和dbh表达水平均上调（P＜0.05）,辐射+褪黑素组相对于仅辐射的斑马鱼,这些基因的表达水平均下调（P＜0.05）。（3）褪黑素相关基因:与对照组相比,辐射组斑马鱼的褪黑素合成相关基因aanat1、Tph1a和Asmt2与褪黑素受体基因mtnr1ab和mtnr1c的表达水平均存在上调的趋势（P＜0.05）,而辐射+褪黑素组相对于仅辐射的斑马鱼,其表达表达水平均下调（P＜0.05）。（4）凋亡/抗凋亡基因:与对照组相比,辐射组斑马鱼的Bax、caspase-3、p53、mdm2和Bcl-2表达水平上调（P＜0.05）,与辐照组相比,辐射+褪黑素组表达水平均下调（P＜0.05）。（5）氧化/抗氧化基因:与对照组相比,辐射组斑马鱼的Gpx1、CAT、和sod2的m RNA转录水平出现上调（P＜0.05）,与辐照组相比,辐射+褪黑素组的表达水平均下调（P＜0.05）。6.在斑马鱼发育到6 dpf,随机收集各组斑马鱼,通过Western blot技术检测斑马鱼中CRY1蛋白的表达情况。结果显示:经过0.10Gy低剂量γ辐射后,斑马鱼幼鱼CRY1蛋白表达量上调（P＜0.05）。经过褪黑素处理后,CRY1蛋白表达量下调（P＜0.05）。结论:1.0.10 Gy低剂量电离辐射促进斑马鱼的生长发育和游泳行为,适宜的外源性褪黑素能有效调节其生长发育和游泳行为。2.外源性褪黑素能有效改善低剂量电离辐射所致斑马鱼凋亡和氧化应激能力。3.0.10 Gy剂量的γ辐射降低了斑马鱼内源性褪黑素的表达,但褪黑素合成限速酶基因和褪黑素受体基因表达增加,可能是由于机体代偿机制。4.0.10 Gy低剂量电离辐射导致斑马鱼游泳行为的昼夜节律紊乱,外源性褪黑素能有效缓解其昼夜节律紊乱。