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近年来,水环境中类固醇激素因其高生物活性而受到了全世界的广泛关注。孕激素作为类固醇激素的重要成员,已经广泛应用到了人类口服避孕药和激素替代疗法中,用于避孕和治疗激素引起的各种内分泌疾病。此外,孕激素也广泛应用于畜牧养殖业中,促进动物的生长和催肥作用以及用于控制母畜同期排卵作用和预防母畜流产,以提高产量和经济效益。由于污水处理厂的不完全去除、动物的直接排泄和废水的直接排放,导致了孕激素物质残留在污水处理厂出水、养殖场废水和地表水等水环境介质中,其浓度在几个ng L-1到几万ng L-1不等。水环境中残留的孕激素物质将会对水生生物造成潜在的危险。然而,目前很少报道孕激素物质以及其与雌激素物质联合对鱼的生态毒理效应以及潜在的环境风险。因此,本文以斑马鱼(Danio rerio)为实验动物模型,研究两种典型孕激素—黄体酮(Progesterone,P4)和甲炔诺酮(Norgestrel,NGT)对斑马鱼胚胎、幼鱼和成鱼的内分泌干扰效应;最后,初探了P4和雌二醇(Estradiol,E2)以及NGT和炔雌醇(Ethinylestradiol,EE2)联合暴露对斑马鱼胚胎的复合效应。主要研究结果如下:1、本文研究了P4(6 ng L-1、45 ng L-1和90 ng L-1)和NGT(6 ng L-1、45 ng L-1和87 ng L-1)对斑马鱼早期胚胎发育阶段下丘脑-垂体-性腺轴(Hypothalamic-pituitary-gonadal,HPG)、下丘脑-垂体-肾上腺轴(Hypothalamic-pituitary-adrenal,HPA)和下丘脑-垂体-甲状腺轴(Hypothalamic-pituitary-thyroid,HPT)相关基因转录水平的影响。结果显示,对于受体信号途径,所有P4和NGT暴露组主要在受精后96小时(Hour post fertilization,hpf)显著降低了Pgr基因的转录水平;然而,在不同暴露时间点,6 ng L-1或者更高浓度的P4和NGT主要是显著提高了Vtg1基因的转录水平。对于类固醇合成途径,6 ng L-1或者更高浓度P4和NGT在不同暴露时间点能够调节Cyp11a1和Hsd17b3基因的转录水平;而且,它们主要是显著诱导了Cyp19a1a和Cyp11b基因的转录水平,但是抑制了Hsd11b2基因的转录水平。对于下丘脑和垂体激素,P4和NGT在6 ng L-1或者更高浓度时主要调节了Gnrh2、Fshb和Lhb基因的转录水平。此外,P4和NGT对Nis基因有很强的诱导作用,然而对其他HPT轴相关基因的转录影响非常低。从以上结果可以知道,环境相关浓度的P4和NGT能够干扰HPG、HPA和HPT轴相关基因的转录水平,进而对斑马鱼生殖、肾上腺和甲状腺内分泌系统有潜在的风险。2、本文研究了P4(4 ng L-1、33 ng L-1和63 ng L-1)和NGT(4 ng L-1、34 ng L-1和77 ng L-1)对斑马鱼幼鱼性别分化的影响,主要分析了斑马鱼的性别比例、性别分化相关基因(Amh、Dmrt1、Figa、Sox9a和Sox9b)的转录水平、斑马鱼体内性激素浓度以及HPG、HPA和HPT轴相关基因的转录水平。结果显示,暴露于63 ng L-1的P4能够引起更多雌鱼产生,同时伴随着Amh基因的显著下调和Figa基因的显著上调;然而,暴露于34 ng L-1和77 ng L-1的NGT能够诱导更多的雄鱼产生,同时伴随着Dmrt1基因的显著上调和Figa基因的显著下调。测定鱼体内性激素浓度发现,雌酮只在P4最高浓度暴露组的鱼体内检测到;然而,雌二醇和雄烯二酮只在溶剂对照组和NGT最低浓度暴露组的鱼体内检测到。另外,在63 ng L-1的P4暴露组中,更多雌鱼产生同时还伴随着控制性激素合成的多个关键基因的显著上调(例如,Cyp17、Cyp19a1a和Hsd3b);然而,在34 ng L-1和77 ng L-1的NGT暴露组中,更多雄鱼产生同时伴随着Cyp11a1、Cyp17、Cyp19a1a和Hsd3b基因的显著下调。从以上结果可以知道,P4和NGT都能影响斑马鱼的性别分化,而且鱼体内性激素水平和性激素合成相关基因转录水平的变化最终会转化成对性别分化的影响。3、本文研究了P4(2 ng L-1、11 ng L-1和16 ng L-1)和NGT(6 ng L-1、29 ng L-1和69 ng L-1)对斑马鱼成鱼的生殖内分泌干扰效应,主要分析了产卵量、性腺组织病理学以及与HPG轴相关基因的转录水平。结果显示,所有暴露组的NGT对斑马鱼的产卵量和性腺组织结构没有显著的影响;然而,6 ng L-1或者更高浓度的NGT显著提高了雌鱼大脑中Fshb、Lhb、Pgr、Esr1和Ar基因的转录水平以及卵巢中Hsd20b和Hsd11b2基因的转录水平,而降低了雄鱼精巢中Star、Cyp11a1、Cyp11b、Hsd20b、Hsd17b3、Hsd11b2和Ar基因的转录水平。P4在11ng L-1或者更高浓度时显著降低了雌鱼大脑中Gnrh2、Gnrh3、Fshb和Esr1基因的转录水平,而提高了雄鱼大脑中Fshb、Lhb和Ar基因的转录水平。从以上结果可以知道,P4和NGT能够干扰斑马鱼成鱼中与HPG轴相关基因的转录水平,进而对斑马鱼生殖内分泌系统具有潜在的风险。4、本文初探了P4和E2(42-5076 ng L-1)以及NGT和EE2(36-5513 ng L-1)联合暴露对斑马鱼早期胚胎发育阶段HPG轴和昼夜节律相关基因转录水平的影响。结果显示,除了Cyp19a1b和Lhb基因的转录水平变化,P4和E2单一暴露组以及它们的混合暴露组对其他HPG轴和昼夜节律相关基因的转录影响非常低。E2高浓度暴露组以及它与P4混合暴露组显著提高了Cyp19a1b和Lhb基因的转录水平。对于NGT和EE2联合暴露实验,大部分HPG轴和昼夜节律相关基因的转录水平变化发生在混合暴露组,甚至在低浓度的NGT+EE2混合暴露组,而不是单一化合物暴露组,即使是高浓度NGT和EE2单一暴露组。这些结果说明了,与各自单一化合物暴露相比,NGT+EE2混合暴露组对鱼的影响更大,因此它们的同时存在将会对环境产生很大的影响。本文研究结果表明,P4和NGT主要干扰了斑马鱼胚胎、幼鱼和成鱼发育阶段HPG轴相关基因的转录水平以及性激素水平和性别分化,从而对斑马鱼生殖内分泌系统有潜在的风险。与单一化合物暴露相比,NGT+EE2混合暴露组显著提高了大部分HPG轴和昼夜节律相关基因的转录水平,从而增强了对斑马鱼生殖内分泌系统的干扰效应。