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邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯(DEHP)被广泛应用于工业生产和塑料制品中,普遍存在于环境中,对人和动物都有致畸、致癌和致突变的作用,并具有较强的内分泌干扰性,已经受到了越来越多的关注。近年来,大量的研究都是使用鼠类模型来研究单一的DBP或DEHP的“三致”效应,生殖毒性和发育毒性等。而很少将两者联合并且使用斑马鱼为实验模型,在斑马鱼中的行为毒性和生殖毒性还未见有报道。
目的:
研究DBP和DEHP对斑马鱼生长发育和精子活力的影响。
方法:
1.斑马鱼胚胎的收集与挑选
前一天20:00将雌雄鱼按6:6进行配对,放入全封闭循环孵化系统内,笠日8:00灯亮后0.5h开始收集。胚胎收集完,经清洗、挑选后移入斑马鱼胚胎培养液中,于28℃光照培养箱中以14L:10D光周期培养待用。
2.DBP和DEHP在斑马鱼胚胎中的毒性效应
在预实验的基础上,在0%-100%的致死剂量范围内设立6个浓度组(1、5、8、10、15和20μM/L),吐温-80和胚胎培养液(EM)为对照组,选用96孔板细胞培养板进行实验,每孔加一枚胚胎和200μL溶液,每天早上9:00用显微镜直接观察96孔板中的胚胎发育状态,连续观察6天。
3.DBP对胚胎不同染毒时间段的窗口效应
DBP96hpf-LC50为9.19μM/L的基础上,设置4组比它高的浓度(10、12、15和20μM/L),选用六孔板来进行实验,每孔10枚胚胎和加5ml溶液,EM为对照,以10h间隔(4-14hpf、14-24hpf、24-34hpf)对胚胎进行窗口染毒,观察胚胎对DBP的哪个时间段哪个浓度最敏感。
4.细胞凋亡
各浓度组随机挑选12枚正常的胚胎至6孔板中。染毒18h(6hpf-24hpf)后,将胚胎放在有0.5mg/mL蛋白酶E溶液的培养皿中,在室温下放置8分钟。脱膜后的胚胎用5μg/mL吖啶橙溶液在暗室中染色1h,然后用0.04mg/mL的MS222麻醉5min,置载玻片上于荧光显微镜下镜检拍照。
5.行为学光刺激的研究
120hpf的幼鱼于0、1和5μM/LDBP染毒1h,来检测DBP对斑马鱼幼鱼行为的影响。用24孔板来进行染毒实验,每孔一条幼鱼,2ml溶液,每组60条幼鱼。染毒1h后,用斑马鱼行为分析系统检测。
6.精子活力的测定
DBP96hpf-LC50为9.19μM/L,从而得出安全浓度大约为0.92μM/L,在此基础上,等对数浓度差设置3个质量浓度0.41、0.92和2.06μM/LDBP。300μM/LDEHP与以上3个DBP浓度分别联合染毒,进行20天慢性毒性实验。染毒结束后精子采集激活后,用计算机辅助精子分析仪测定,分析各组活力参数和运动参数。
结果:
通过研究,我们确定了DBP和DEHP对斑马鱼生长发育和精子活力有影响。毒性效应表明,DBP延迟了斑马鱼胚胎孵化的时间,并且随着浓度和染毒时间的延长,斑马鱼胚胎-幼鱼的畸形率和死亡率显著上升,主要的致畸效应是脊柱弯曲和囊肿。窗口实验证明,20μM/LDBP染毒组在14-24hpf时间段观察到最高的是卵黄和心包囊肿畸形,并且观察到各组胚胎在脱毒后,有些非致死性畸形在24小时内恢复正常。在行为学研究中,发现DBP对斑马鱼的行为有明显的抑制作用。细胞凋亡实验发现,浓度组中的细胞凋亡数目明显多于对照组,且多集中于心包区、眼部和尾部,与畸形率发现较高的部位相一致。对成年雄性斑马鱼精子活力的研究中,发现DBP和DEHP单独染毒组中,精子总活力(TM)和快速运动精子活力(PM)与对照组和溶剂组比较均有显著性差异(p<0.05)。各染毒组中,随着染毒溶液浓度越大,TM降低越显著(p<0.05),存在剂量-效应关系。运动速度(VAP、VCL、VSL)、体重、体长和精巢重除复合染毒组(0.92μM/LDBP和300μM/LDEHP)有显著降低(p<0.05)外,其他染毒组组均无明显差异。此外,我们发现,高浓度复合染毒组与其单独的染毒组比较,DBP和DEHP对精子活力的影响有协同降低作用。
结论:
DBP短期染毒对斑马鱼胚胎幼鱼的生长发育有影响,延迟孵化率,使畸形率和死亡率上升。虽然浓度高达300μM/L的DEHP对斑马鱼的生长发鱼没有显著的影响,但在细胞凋亡研究中还是观察到较多的细胞凋亡。DBP和DEHP以及联合20天染毒对成年雄性斑马鱼的精子活力有明显的抑制作用,而且进一步确认TM或PM可以作为生物指标来研究成年雄性斑马鱼的雌激素效应。