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环境内分泌干扰物基础研究已经成为公众关注的焦点和多学科交叉的前沿性热点领域,当前国内外关于环境内分泌干扰物生态效应和人体健康研究绝大部分都集中在生殖和发育毒性,其次是致癌性。而环境内分泌干扰物的免疫毒性研究,无论是广度和深度都明显不足,其剂量—效应关系,特别是低浓度暴露的免疫毒性效应,还不清楚。把免疫系统作为靶位点评价环境内分泌干扰物是一个崭新的研究领域,并越来越受到科学家们的重视。
本论文以我国水生态系统的典型鱼类鲫鱼为模型动物,以双酚A等取代酚类化合物为研究对象,采用体内和体外测试的方法,1)对鲫鱼淋巴免疫细胞体外增殖和体内活度的研究,从而建立敏感的生物标志物,并为环境内分泌干扰物快速筛选和危险识别提供指标;2)对鲫鱼巨噬免疫细胞体外增殖和呼吸爆发的研究,从而建立敏感的生物标志物,并为环境内分泌干扰物快速筛选和危险识别提供指标;3)使用鲫鱼淋巴细胞体外增殖试验,筛选11种酚类化合物中的可疑环境内分泌干扰物,并利用QSAR方法,探索环境内分泌干扰物的结构与活性之间的定性或定量关系。研究的主要目的是,从理论上研究典型环境内分泌干扰物对鱼类的免疫毒性,探索低浓度暴露下的剂量—效应关系;从应用上建立一整套鉴别和筛选环境中可疑内分泌干扰物的免疫指标体系(生物标志物)和方法,为环境内分泌干扰物的生态和健康风险评价提供技术支持。其主要研究结果如下:(1)鲫鱼淋巴细胞增殖试验研究表明:在体外暴露下可的松在0.5-5000μg/L范围内对鲫鱼淋巴细胞增殖有明显的抑制作用;睾酮在0.25-2500μg/L范围内对鲫鱼淋巴细胞增殖有明显的诱导作用;雌二醇在0.002-20μg/L范围内对鲫鱼淋巴细胞增殖有明显的诱导作用;双酚A在0.54-5400μg/L范围内对鲫鱼淋巴细胞增殖有明显的诱导作用。在体内暴露下双酚A在5,50,100μg/L三个浓度梯度下均能明显的抑制鲫鱼血清内淋巴细胞的数量。研究结果揭示雌激素活性的化合物具有免疫毒性。利用鲫鱼淋巴细胞增殖的方法评价环境内分泌干扰物的免疫毒性是可行的,并可作为一种快速筛选方法。
(2)鲫鱼巨噬细胞体外增殖研究表明:可的松在0.005-50mg/L范围内对鲫鱼巨噬细胞增殖有明显的诱导效应;雌二醇在0.005-500mg/L范围内对鲫鱼巨噬细胞增殖有明显的诱导作用,而1000mg/L浓度组表现为抑制效应;双酚A在0.005-50mg/L范围内对鲫鱼巨噬细胞增殖表现出明显的诱导作用,而暴露浓度大于100mg/L时,就开始表现出抑制效应,500mg/L组抑制效应非常显著。鲫鱼巨噬细胞呼吸爆发研究表明:可的松在0.5mg/L浓度组对鲫鱼巨噬细胞呼吸爆发具有明显的诱导作用,5mg/L浓度组的诱导作用已不明显,而其它浓度组(0.05、50、500mg/L)则表现为显著的抑制效应;雌二醇在0.5-500mg/L浓度范围内对鲫鱼巨噬细胞呼吸爆发具有明显的诱导作用,而0.05mg/L低浓度暴露组的诱导效应不明显;双酚A在0.005-50mg/L浓度范围内对鲫鱼巨噬细胞呼吸爆发表现出先促进后抑制的作用,最大促进效应发生在5mg/L浓度组,而50mg/L浓度组表现明显的抑制效应。研究结果揭示雌激素活性的化合物具有免疫毒性。利用鲫鱼巨噬细胞体外增殖和巨噬细胞呼吸爆发的方法,评价环境内分泌干扰物的免疫毒性是可行的。
(3)应用鲫鱼淋巴细胞增殖体外试验对双酚类、联苯酚类、二酚类、烷基单酚类、氮取代酚类等11种酚类化合物进行筛选,结果表明,双酚A、双酚S、α-萘酚、β-萘酚、对苯二酚、邻苯二酚、对甲基酚和对叔丁基酚等8种化合物是可疑的环境内分泌干扰物,均表现出“U”型或倒“U”型非单调剂量—效应关系。对氨基酚、2,4-二硝基酚和4-氯-2-硝基酚三种含氮取代酚对鲫鱼淋巴细胞增殖的无显著作用。结果进—步表明化合物的内分泌活性与它们的结构相关。采用系统粗略聚类分析显示,酚类化合物对鲫鱼淋巴细胞增殖作用机制与代谢途径存在明显差异,可分为不同小组,即:α-萘酚、β-萘酚为—组;双酚A、双酚S、对叔丁基酚为一组;对甲基酚、氮取代基酚和二酚类为一组。这些研究为建立环境内分泌干扰物结构—剂量—效应三维定量相关关系(3D-QSAR)奠定了基础。