邻苯二甲酸二辛酯与重金属联合暴露对小鼠和斑马鱼胚胎的毒性及作用机制研究

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邻苯二甲酸二辛酯(DOP)作为增塑剂而广泛应用于塑料、树酯和橡胶类制品的生产,是一种重要的环境激素类化合物,它可通过不同的途径进入人体,从而危害人类健康。铅(Pb)和砷(As)均为广泛分布于自然界中的重金属污染物,可通过多种途径(呼吸道、皮肤黏膜、消化道等)进入人体,可致人体多种系统毒性(神经系统、消化系统、泌尿系统、血液及造血系统等)。DOP、Pb和As同时存在于环境中,目前关于DOP、Pb和As的单独毒性的研究较多,而关于DOP以及三者联合作用的报道甚少。因此,本文以小鼠为研究对象,研究DOP、Pb和As的联合暴露毒性作用及机制;以斑马鱼胚胎为研究对象,研究DOP和As联合暴露毒性作用及机制,为联合暴露的研究提供一定的基础,该研究对人类健康具有重要的现实意义。本文主要从以下几方面展开论述:  第一部分 DOP、Pb和As联合暴露对小鼠学习记忆能力的影响及其作用机制研究  DOP(200、500和1000 mg/kg体重)、Pb(50 mg/L)和As(10 mg/L)对3周龄雄性小鼠持续暴露8周,其中DOP采用灌胃暴露,Pb和As饮用水暴露,采用行为学、组织病理学、酶学和蛋白印迹等方法,研究DOP、Pb和As联合暴露对小鼠学习记忆功能的影响及作用机制。  (1)对小鼠学习记忆功能的影响。结果表明,与对照组相比,DOP、Pb+DOP、As+DOP和Pb+As+DOP的高剂量组,小鼠的逃逸潜伏期显著增加,平均穿越平台的次数明显减少,说明小鼠学习记忆能力显著下降;析因分析表明,三者联合暴露时存在拮抗作用。组织病理学结果表明,DOP、Pb和As联合暴露会导致小鼠海马神经细胞病变。  (2) ICP分析小鼠组织中Pb和As含量。结果表明,与对照组相比,Pb、As暴露组小鼠组织中Pb和As含量均显著增加,尤其是在脑中,说明Pb和As均能在小鼠组织中蓄积;Pb+As组与Pb组相比,Pb和As在脑组织中的含量均显著降低;析因分析表明Pb和As联合暴露对小鼠脑组织中Pb和As的含量存在拮抗作用。  (3)作用机制研究。酶学研究结果表明,与对照组相比,DOP、Pb+DOP、 As+DOP和Pb+As+DOP高剂量组小鼠脑组织中超氧化物歧化酶(SOD)和乙酰胆碱酯酶(AChE)活性显著降低,而丙二醛(MDA)含量和一氧化氮合酶(NOS)活性显著增加,说明DOP单独及其与Pb和As联合暴露可致小鼠产生氧化应激;析因分析表明,三者联合暴露对小鼠脑组织中的NOS和AChE活性存在拮抗作用。蛋白印迹结果表明,与对照组相比,DOP、Pb+DOP、As+DOP和Pb+As+DOP的高剂量组,小鼠海马组织中Bax和Caspase-3表达量上调,Bcl-2表达量下调。说明DOP、Pb和As联合暴露可能的作用机制是:通过对机体引起氧化损伤,进而导致细胞凋亡,引起神经毒性效应。  第二部分 DOP和As联合暴露对斑马鱼胚胎的毒性研究  DOP(0.005、0.05和0.5 mg/L)和As(0.01 mg/L)对斑马鱼胚胎单独及联合暴露,持续5d。采用RT-PCR法分析As和DOP单独及联合暴露对斑马鱼胚胎神经、发育及氧化应激相关基因的表达的影响。  (1)与空白对照组相比,联合暴露会显著影响NMDA结构亚基NR1A及调节亚基NR2A、NR2B和NR2D的表达水平;行为相关基因bcl-2及c-fos表达显著降低,说明As和DOP联合暴露可对斑马鱼的神经系统造成一定的损伤。析因分析表明,二者联合暴露对NMDA受体亚基NR1A表达存在拮抗作用,对NR2A的表达存在协同作用。  (2)联合暴露可显著上调能引起氧化应激的相关蛋白Cu/Zn-SOD、Mn-SOD、GPx1和CAT的mRNA表达,说明二者联合暴露可致斑马鱼胚胎产生氧化应激,破坏机体的抗氧化防御系统,析因分析表明,二者联合暴露对CAT的mRNA表达存在协同作用,对GPX1的mRNA表达存在拮抗作用。  (3)联合暴露可引起斑马鱼胚胎发育相关基因的表达产生显著变化,与空白对照组相比,cyp1a、hsp70、vezf1和mt基因的表达显著上调,而wnt8a和mstn的表达显著下调,As和DOP联合暴露可致斑马鱼胚胎的生长发育受到一定程度的损伤,析因分析表明,DOP和As联合暴露对cyp1a、vezf1和mt的表达存在协同作用。
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