【摘 要】
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随着现代社会的急速进步发展,人民物质生活水平的不断提高,农药的需求量也在逐渐增加。国内外常用农药种类约为1000多种,全球每年农药使用量约100~350万吨。不同于持久性有机污染物,农药更容易被降解代谢,但由于使用量巨大,因此经常在环境以及动物体中检测到它们的残留。农药污染已经严重影响到了人们的健康及生态环境的动态平衡。在这些常用的农药中,有一部分属于芳烃受体(AhR)激动剂类。AhR激动剂类化合
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随着现代社会的急速进步发展,人民物质生活水平的不断提高,农药的需求量也在逐渐增加。国内外常用农药种类约为1000多种,全球每年农药使用量约100~350万吨。不同于持久性有机污染物,农药更容易被降解代谢,但由于使用量巨大,因此经常在环境以及动物体中检测到它们的残留。农药污染已经严重影响到了人们的健康及生态环境的动态平衡。在这些常用的农药中,有一部分属于芳烃受体(AhR)激动剂类。AhR激动剂类化合物对动物体的心血管、神经、视觉等系统具有较强的毒性。当前用于AhR激动剂类化合物检测的常用方法主要是EROD酶活法和体外荧光素酶报告基因检测方法,但检测灵敏度有限且不够便捷。随后,用于AhR激动剂类化合物检测的转基因斑马鱼相继问世,但传统的基于未改造的cyp1a基因启动子构建的转基因斑马鱼同样受到检测灵敏度的限制。因此本研究基于重组斑马鱼cyp1a基因启动子构建了灵敏度较高的用于AhR激动剂类化合物筛查的转基因斑马鱼Tg(cyp1a-12DRE-egfp),该转基因斑马鱼对TCDD的检测灵敏度达到了 1 ng/L。本研究结合前期实验室计算机模拟筛选的结果,在体内、体外对14种潜在的AhR激动剂类新型农药进行了 AhR激动活性验证。在体外实验中,有11种农药展现出了 AhR激动活性;在体内实验中,14种农药均展现出AhR激动活性。本研究拟采用斑马鱼作为研究模型,对较为典型的AhR激动剂类新型农药嘧菌胺进行毒性效应及机制的研究。主要包括嘧菌胺在斑马鱼体内的蓄积情况,嘧菌胺对斑马鱼的心脏发育毒性、视觉发育毒性和神经发育毒性及机制的研究。我们的结果显示:1)嘧菌胺具有较强的AhR激动活性。2)嘧菌胺在斑马鱼体内容易被降解代谢。3)嘧菌胺暴露会导致72hpf仔鱼围心包囊浮肿,心率加快及心率不齐。仔鱼心脏的心肌细胞明显增大,心肌收缩及钙离子传导信号途径相关基因的表达发生了显著性变化。在体外报告基因实验中发现细胞色素c氧化酶家族基因是潜在的AhR靶向基因。AhR拮抗剂CH223191能够有效减弱嘧菌胺引起的心脏发育毒性,主要表现为围心包囊浮肿显著降低,心率加快及心率不齐得到改善并恢复到正常,心肌细胞的大小同样恢复正常,且心肌收缩及钙离子传导信号途径相关基因的表达也得以恢复正常表达水平。4)嘧菌胺暴露会导致72 hpf斑马鱼仔鱼眼的大小发生改变,主要表现为眼的长轴、短轴的长度显著减小,眼睛视网膜各细胞层(RPE,ONL,INL,GCL)的厚度显著减小。仔鱼光传导信号通路的基因发生了显著性变化。在体外报告基因实验中发现光传导信号通路基因grk1b是潜在的AhR靶向基因。5)嘧菌胺暴露会导致5 dpf仔鱼对光的敏感性显著加强,在2500 lx强光刺激下仔鱼明显变得更加活跃。仔鱼对长波长(红光)和中长波长(绿光和蓝光)的光照刺激更加敏感,感受长波和中长波光线的视蛋白基因(opn1mw1,opn1mw2,opn1lw1,opn1lw2)的mRNA表达量发生显著变化。6)嘧菌胺暴露会导致7 dpf仔鱼运动过度活跃,仔鱼表现出类似于亨廷顿舞蹈症及癫痫病的症状。仔鱼GABA的含量显著增加,钠离子/钾离子-ATPase及钙离子-ATPase活性显著升高。骨骼肌细胞收缩、脑部神经元突触传递、钙离子传导信号通路相关基因的表达发生了显著性变化。
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