雌二醇、双酚A与壬基酚诱导斑马鱼vtg1基因表达的浓度时间结构效应研究

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论文以垃圾渗滤液中典型EDCs物质BPA和NP为研究对象,研究评估了内源性雌激素E2与BPA、NP,在单一和二元混合物低浓度暴露下,对成年雄性斑马鱼vtg1基因表达的浓度-时间-结构效应,进一步应用RLE模型和分子对接分析评估了EC50与暴露时间的负相关性、EC50对斑马鱼生命预期衰减的影响及雌激素与受体的相互作用效力,并探讨了适用于雌激素效应引起硬骨鱼类生命预期衰减的RLE模型。研究结果对典型EDCs低剂量长期暴露下的水环境生态安全评估具有重要意义。主要研究结果如下:(1)在暴露浓度范围内(ng/L-μg/L),E2、BPA和NP的二元混合物具有较弱的协同作用。利用qPCR分析E2、BPA和NP在单一和二元混合物暴露下对成年雄性斑马鱼vtg1基因的相对表达量,BPA、NP和E2及其二元混合物的体内雌激素效力的顺序如下:E2+BPA>E2>E2+NP>BPA>BPA+NP>>>NP。(2)以效应浓度EC50为毒性终点,利用RLE模型可以预测斑马鱼生命预期衰减趋势。线性RLE模型的所有斜率均为负,说明EC50与暴露时间的自然对数(lnET50)呈负相关。E2、BPA、E2+BPA、E2+NP和BPA+NP的斜率分别为-4.43E-9、-4.18E-5、-0.2300、-0.2217和-0.2104,回归系数R2均大于0.96。NLT报道值为930-1980天,NLT计算值为1123-1240天,NLT计算值在NLT报道值范围内。(3)分子对接分析有助于理解E2、BPA和NP的相互作用。E2与斑马鱼ERα-LBD结合的相互作用效力是最强的(结合能:-10.1 kcal/mol),其次是BPA(-8.0 kcal/mol)和NP(-6.8 kcal/mol)。E2一侧的酚羟基形成氢键,与极性残基Arg89和Glu48的关键氨基酸的侧链原子稳定结合。BPA一侧的酚环与Arg89关键氨基酸的结合模式,形成稳定组合的Pi-sigma相互作用;BPA另一侧的酚羟基与非极性残基Ala45骨架的N原子和非极性残基Leu41骨架的O原子氢键合。NP不具有更强的氢键作用或Pi-sigma相互作用,并且它在三个配体中的结合能力是最弱的。(4)RLE模型可以用于分析雌激素效应引起的硬骨鱼类生命预期衰减。回归分析结果表明,EC50会随着暴露时间的增加而下降,且下降趋势可预测。E2、EE2、BPA和NP的斜率范围为-9.18E-05至-3.91E-08,回归系数R2范围为0.5530至0.9264。硬骨鱼类的报道值和计算值分别在540-1400天和13-84天的范围内,平均值之比为1006/35,标准偏差之比为311/33,报道值与计算值的回归系数R2>0.91,表明相关性较好。随着时间的推移,硬骨鱼类肝脏毒性效应的降低可以通过生物浓缩过程来解释,这可以用来理解化合物从水到硬骨鱼类体内的转移路径。
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