离子液体对人肝癌细胞HepG2活性氧水平和斑马鱼的毒性影响及机理研究

摘要

因离子液体具有优良的物化特性，目前已在各种工业生产如有机合成、生物催化及电化学等领域得到广泛应用，被认为是“21世纪新型友好型溶剂”。离子液体广泛使用的同时，不可避免的排放或流失到环境中，对生物有机体甚至人类健康造成威胁，因此，离子液体的安全性及其对生态系统的毒性效应成为人们研究的焦点。本文选用模式生物人类肝癌细胞（HepG2）和斑马鱼（Danio re rio）作为受试对象，系统研究了离子液体对人肝癌细胞Hep G2活性氧诱导作用、在斑马鱼体内的分布积累和代谢以及对斑马鱼甲状腺系统的干扰作用及机理。主要研究结果如下：
　　1.不同浓度离子液体1-丁基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐[BMIM]BF4暴露HepG2细胞24 h后，MTT（噻唑蓝）实验结果发现，在2.5，5，10 mM暴露组细胞活性显著下降，明显抑制细胞的生长增殖，表现出显著的细胞毒性；并诱导HepG2细胞产生过量的羟基自由基、超氧阴离子和总活性氧水平，从而导致细胞的氧化损伤。实时定量PCR结果表明nox2和nox4基因受到诱导表达而显著上调，提示这两个基因可能是[BMIM]BF4诱导HepG2细胞过量活性氧产生的关键基因；NADPH氧化酶途径可能是[BMIM]BF4诱导HepG2细胞产生过量活性氧的途径之一。
　　2.利用荧光氯化1，3-二(9-甲基蒽)咪唑盐离子液体[DENMIM]Cl的荧光特性，直观、实时的观察记录了[DENMIM]Cl在斑马鱼体内的累积、分布与代谢过程。结果显示离子液体在斑马鱼幼鱼体内的积累呈现显著的时间-剂量依赖性；通过血液循环及代谢过程，[DENMIM]Cl主要分布于肝脏、胃肠道和消化道中；在净化阶段，[DENMIM]Cl随着时间延长成功的被代谢及排泄出体外。
　　3.将斑马鱼幼鱼暴露于不同浓度的[BMIM]BF410 d，20 d和30 d后，分析探讨了[BMIM]BF4对斑马鱼的下丘脑-垂体-甲状腺轴（HPT轴）的干扰效应及作用机理。结果显示，[BMIM]BF4暴露使幼鱼体重、体长显著下降，生长因子（CF）上升；不同浓度和时间的暴露造成幼鱼体内的甲状腺激素水平失衡，导致T4水平下降，T3在暴露后20 d，30 d上升；在基因转录水平上检测了[BMIM]BF4对斑马鱼幼鱼甲状腺轴相关基因的干扰效应。如下丘脑-垂体水平的crh、tsh，甲状腺激素合成相关基因slc5a、tg、tpo上调，这可能是由于T4水平的降低诱导HPT轴正反馈调节，致使相关基因表达上调以维持稳态造成的；而受体蛋白trα、trβ、脱碘酶dio2、转运蛋白ttr、代谢相关基因 ugt1ab的异常表达可进一步表明[BMIM]BF4对斑马鱼幼鱼甲状腺轴的干扰作用，导致鱼体内甲状腺激素水平紊乱从而影响其正常生理功能的发挥。

目录

声明

第 1 章 绪论

1.1 离子液体简介

1.2 离子液体的毒性影响研究进展

1.3 研究背景、意义及技术路线

第 2 章 离子液体[BMIM]BF4诱导人类肝癌细胞HepG2细胞过量活性氧产生的机理研究

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.3 结果

2.4 分析与讨论

2.5 小结

第 3 章 离子液体[DEN MIM] C l在斑马鱼体内的分布累积与代谢过程

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.3 结果

3.4 分析及讨论

3.5 小结

第 4 章 离子液体 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐对斑马鱼下丘脑-垂体-甲状腺轴的干扰效应

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.3 结果

4.4 分析与讨论

4.5 小结

第五章 结论、创新和研究展望

5.1 主要结论

5.2 创新之处

5.3 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间取得成果

附录Ⅰ文中主要缩略语中英文对照表

附录Ⅱ主要实验仪器与设备