高氯酸盐作为一种高稳定性、高溶解性、强扩散性的持久性新兴有毒污染物,其暴露途径、环境污染、生态风险及健康效应已成为环境科学、生态学、化学、生物学、医学及卫生学研究的热点问题之一。目前,已探明高氯酸盐对动物机体损伤及健康效应主要表现在对甲状腺功能的损伤。此外,高氯酸盐也存在大脑发育毒性、神经系统毒性、生殖毒性、生长发育毒性等毒性效应,但其对肝脏的影响及细胞水平的毒性效应研究却鲜见报道,尤其是高氯酸盐致毒的分子机理及其诱导细胞凋亡的机制等微观研究尚未深入开展。鉴于此,本论文采用体外染毒培养的方式,探讨了高氯酸盐对鲫鱼肝脏原代培养细胞的氧化损伤及其诱导凋亡的机理。本论文所开展的研究工作及获得的研究结果主要包含以下几方面：(1)选择鲫鱼肝脏细胞作为实验对象,建立了鲫鱼肝脏原代培养细胞系,并将其作为本研究的实验模型。可行性分析表明该实验模型适用于高氯酸盐细胞水平毒性效应的研究。(2)采用细胞活力分析及微量热监测的方法,研究了高氯酸盐对鲫鱼肝脏原代培养细胞的活力及代谢放热的影响。结果表明,高浓度的高氯酸盐显著降低了鲫鱼肝脏原代培养细胞的活力；高氯酸盐的作用未改变细胞或线粒体代谢放热曲线的基本特征;鲫鱼肝脏原代培养细胞代谢放热的两个阶段中活性恢复速率常数k值均随高氯酸盐浓度的增加而降低；低浓度的高氯酸盐促进鲫鱼肝脏离体线粒体活性的恢复,当高氯酸盐的浓度达10 mM时,这种促进作用骤降。(3)通过对细胞生化指标的测定和细胞形态学观察,研究了高氯酸盐对鲫鱼肝脏原代培养细胞的形态结构和膜系统的损伤。结果表明,高浓度的高氯酸盐致鲫鱼肝脏原代培养细胞膜肿胀变形,甚至破裂,部分细胞微绒毛脱落；线粒体变性明显,部分线粒体外膜肿胀至破裂,内腔肿胀甚至空泡化,或现嵴减少的症状；糙面内质网扩张、脱粒、甚至碎裂或解离；高氯酸盐对细胞内部微结构的损伤程度大于对外部形态的损伤；此外,高浓度的高氯酸盐显著破坏了鲫鱼肝脏原代培养细胞完整膜系统,降低了细胞膜流动性,增强了其透性,降低了细胞Na+/K+-ATPase和Ca2+/Mg2+-ATPase的活性,导致鲫鱼肝脏原代培养细胞内Ca2+含量增加,K+含量降低。(4)通过测定分析细胞内活性氧生成量、离子内环境及抗氧化能力的变化,研究了高氯酸盐对鲫鱼肝脏原代培养细胞的氧化损伤,并探讨了其分子机理。结果表明,高浓度的高氯酸盐可诱导鲫鱼肝脏原代培养细胞活性氧显著生成,导致细胞膜发生显著脂质过氧化；高浓度高氯酸盐导致细胞总抗氧化能力显著降低,其中,CAT和POD活性被高氯酸盐抑制,而SOD活性被低浓度高氯酸盐抑制,被高浓度高氯酸盐激活,GSH-Px活性未受到高氯酸盐的影响。(5)采用微观形态观察、流式细胞术、凝胶电泳、荧光染料双染等方法探讨了高氯酸盐诱导鲫鱼肝脏原代培养细胞凋亡情况。结果表明,当高氯酸盐浓度达到1-10 mM时,可诱导鲫鱼肝脏原代培养细胞凋亡。深入研究发现,高氯酸盐可损伤鲫鱼肝脏离体线粒体抗氧化能力,增大线粒体通透性转运孔的开放程度,降低线粒体膜电位,诱导线粒体DNA碎片生成,降低线粒体呼吸链酶复合体Ⅰ和Ⅳ的活性,同时致线粒体内Ca2+外流。结果表明,高氯酸盐诱导鲫鱼肝脏原代培养细胞凋亡与线粒体的受损有关。(6)通过实时荧光定量PCR、免疫细胞化学及分光光度法等方法,测定分析了细胞凋亡相关基因的表达情况。结果表明,高浓度高氯酸盐作用下,鲫鱼肝脏原代培养细胞Bcl-2基因表达量减少,而Bax基因表达量维持不变,Bax基因与Bcl-2基因表达量的比值升高；caspase-3、caspase-9、Cytc等基因表达量均增加,未见AIF基因表达量的改变。由此推测,高浓度高氯酸盐诱导鲫鱼肝脏原代培养细胞凋亡可能与Bax/Bcl-2升高及caspase-3、caspase-9、Cytc表达量增加有关。该结果证实了高氯酸盐可通过线粒体途径诱导鲫鱼肝脏原代培养细胞凋亡。(7)综合本论文所测定指标与高氯酸盐暴露剂量的关系可看出,在本研究的实验条件下,仅当高氯酸盐的暴露剂量达到1-10 mM时才表现出较明显的细胞毒性效应。该结果提示,高氯酸盐为低毒性(或慢性毒性)环境污染物。正常情况下,短期高氯酸盐环境暴露不会对生物产生明显损伤。