全氟辛烷磺酸对翡翠贻贝和真鲷抗氧化系统、基因表达以及组织损伤的影响

摘要

全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate,PFOS)是一种新型的持久性环境污染物,对生物可引起多个层面的毒性效应。由于PFOS的理化学性质,它已被各国停止生产、销售和使用,但在环境中的PFOS对野生生物与人类仍有潜在的威胁,所以PFOS对各种生物的毒性研究已成为热点问题。本文研究了PFOS对翡翠贻贝和真鲷体内抗氧化防御系统(SOD、CAT、POD、GSH、MDA、GST),基因表达(CYP1A1、AHR2、 GSTA1、GSTA2、GSTR1)的影响,利用组织切片观察PFOS对真鲷鳃与肝脏组织的损伤情况。通过PFOS曝露及净水释放条件下受试生物毒理学指标的变化,研究PFOS对受试生物的毒性作用。主要研究结果如下:
　　1.PFOS对翡翠贻贝的96 h半致死浓度(LC50)为68.3 mg/L。根据急性毒性实验结果,设置慢性实验的曝露浓度为1、2、4、8 mg/L四个浓度组。在PFOS胁迫阶段,1 mg/L浓度组外套膜SOD活性显著性升高(p<0.05),内脏团SOD酶活性显著降低(p<0.05);而PFOS浓度高于1 mg/L时,外套膜SOD活性显著性降低(p<0.05),内脏团SOD活性显著升高(p<0.05)。PFOS胁迫对翡翠贻贝外套膜和内脏团中GSH含量均有显著的诱导作用(P<0.05),PFOS胁迫15 d后各浓度组GSH含量均受到显著的抑制(p<0.05)。翡翠贻贝外套膜MDA含量受PFOS胁迫后显著性升高(p<0.05),内脏团 MDA含量的变化呈先降低后升高的规律。净水释放阶段,翡翠贻贝2组织中SOD活性在释放7 d后均恢复至对照组水平,GSH含量和MDA含量呈显著升高的趋势(p<0.05)。本研究结果表明,PFOS溶液曝露能够引起翡翠贻贝外套膜和内脏团氧化胁迫,但这种损伤的效果不明显,释放短时间后即可自我恢复。
　　2.PFOS对真鲷的96 h半致死浓度(LC50)为22.56 mg/L。根据急性毒性实验的结果,设置慢性毒性曝露浓度为0.1、1.0、2.0 mg/L。在PFOS胁迫阶段,鳃组织内SOD活性先升高后降低,1d时低浓度组的诱导率为12.14％,随着胁迫时间的延长,各浓度组均处于抑制水平,在15d时低浓度组和高浓度组的抑制率分别为16.01%和14.86%;肝脏中 SOD活性在胁迫结束时表现出显著的剂量效应关系,SOD活性随着PFOS浓度的升高而降低,低浓度组的诱导率为55.10%,中高两个浓度组的抑制率分别为36.80%和53.76%。鳃组织中的CAT活性的变化趋势为随着胁迫时间的延长先升高后降低再升高,没有显著的剂量效应;低浓度组的CAT活性在1 d、3 d、15 d与对照组相比分别高63.98%、低8.14%、高62.32%;肝脏中CAT活性出现显著的时间效应与剂量效应,在中高浓度组中CAT活性的变化趋势为先升高后降低,低浓度组在整个胁迫期处于诱导水平。在鳃组织中POD活性的变换趋势为先降低后升高,中间浓度组2 d、7 d、15 d与对照组相比分别下降34.02%、上升30.64%、上升55.99%;在肝脏中POD活性出现显著的时间效应与剂量效应,中高浓度组先上升后下降,低浓度组一直处于诱导状态,POD活性随着曝毒时间的延长和PFOS浓度的升高有下降的趋势,在7 d时低中高三个浓度组与对照组相比分别上升51.75%、下降17.61%、下降42.37%。鳃组织中GSH含量呈现出波型的变化趋势,在胁迫结束时,出现整体的诱导效果,其中低浓度的诱导率为75.46%;在肝脏中则呈现显著的剂量效应关系,在胁迫结束时各浓度组肝脏中GSH含量随PFOS浓度的上升而下降。鳃与肝脏中GST活性与GSH含量的变化趋势相似,均呈现出显著的剂量效应与时间效应关系。2组织中MDA含量随着胁迫时间延长均有上升的趋势,这说明在PFOS的胁迫下2组织受到了严重的氧化损伤。在净水恢复期鳃组织中有1个指标恢复到对照组水平,而肝脏中有4个指标恢复到对照组水平,说明肝脏组织的恢复速度快于鳃组织;而且SOD在两个组织中均恢复到对照组水平,说明SOD比其他指标更为灵敏的指示出外界环境的变化。
　　3.真鲷在0.1、1.0、2.0 mg/L PFOS胁迫下鳃组织和肝脏组织均出现病变,且病变的程度随着浓度和曝露时间的延长而加深。在PFOS胁迫7 d时,在低浓度组鳃丝出现顶端水肿,中浓度组出现鳃丝上皮脱落,高浓度组出现严重的鳃丝融合,在胁迫15 d时,高浓度组出现严重的鳃丝融合,整条鳃丝鳃小片严重受损。肝脏组织在7d时,低浓度组出现大量的细胞质空泡和脂肪滴空泡,随着曝毒时间的延长,在15 d时组织细胞出现变形,此时高浓度组出现组织空泡,肝脏受到严重的组织损伤。
　　4.真鲷肝脏中CYP1A1、AHR2、GSTA1、GSTA2与 GSTR1基因的表达量在0.1、1.0、2.0 mg/L PFOS胁迫下均有显著性的变化。其中CYP1A1、AHR2与GSTA1基因的表达量受PFOS胁迫的变化趋势相似,均为先下降后升高再下降,在胁迫结束时3个浓度组均处于抑制状态,但是受到的抑制水平还有差异,在胁迫15 d时低浓度组中3个基因相对表达量分别为对照组的0.67、0.93、0.72倍。GSTA2相对表达量的变化趋势为先升高后降低,剂量效应表现不明显,低浓度组2 d与15 d的相对表达量为对照组的3.60与1.14倍。GSTR1相对表达量的变化趋势为先上升后下降再上升,高浓度组在1d、2d、15d的相对表达量分别为对照组的1.48、0.66、1.74倍。在净水恢复阶段各基因的相对表达量与对照组仍有显著性差异,说明PFOS的毒性对基因表达的影响重于对抗氧化酶的影响。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 引 言

1PFOS环境污染研究现状

1.1PFOS在环境中的分布

1.2PFOS生物体中的含量分布

2 PFOS的毒性学研究现状

3本研究的目的和意义

第二章 PFOS对翡翠贻贝抗氧化系统的影响

1材料和方法

1.1 仪器与试剂

1.2实验材料

1.3实验方法

2 结果

2.1 PFOS对翡翠贻贝的急性毒性试验

2.2翡翠贻贝体内抗氧化指标对PFOS胁迫的响应

3讨论

3.1 PFOS对翡翠贻贝的急性毒性

3.2 PFOS胁迫对翡翠贻贝体内抗氧化指标的影响

3.3 PFOS胁迫解除后翡翠贻贝体内抗氧化指标的变化

4 本章小结

第三章PFOS对真鲷的抗氧化系统、组织损伤以及基因表达的影响

1实验材料和方法

1.1仪器与试剂

1.2实验材料

1.3实验方法

1.4数据处理

2结果

2.1PFOS对真鲷的急性毒性

2.2PFOS胁迫对真鲷抗氧化酶指标的影响

2.3真鲷鳃和肝脏在PFOS慢性曝露的毒理变化

2.4 PFOS胁迫对真鲷基因表达的影响

3讨论

3.1PFOS对真鲷的急性毒性

3.2 PFOS对真鲷抗氧化酶指标的影响结果

3.3真鲷鳃和肝脏组织在PFOS慢性曝露的毒理变化

3.4PFOS胁迫对真鲷基因表达的影响

4本章小结

第四章 结论与展望

1结论

2展望

参考文献

附录

致谢