对羟基苯甲酸酯雄激素受体干扰效应及邻苯二甲酸酯对青海弧菌生物毒性

摘要

对羟基苯甲酸酯类(Parabens)和邻苯二甲酸酯类(Phthalate esters，PAEs)物质作为抗菌防腐剂和塑化剂被广泛的添加到个人护理品、消费品中，其残留在多种环境介质和生物体内被频繁检出，目前关于其人体健康和生态环境风险相关研究相对匮乏。
　　本文选取不同侧链结构和类型Parabens和PAEs物质为研究对象，分析了parabens对雄激素受体(Androgen receptor, AR)干扰效应，考察了污染物水解后干扰效应的变化，探讨了其雄激素受体干扰效应的分子机制。以青海弧菌（Vibrio qinghaiensis sp.-Q67）为模式生物，研究了PAEs与镉(Cadimum，Cd)的单一和二元联合毒性，分析了重金属Cd胁迫对PAEs急性毒性的影响，并利用经典模型预测了PAEs与Cd的联合毒性效应。从构效关系角度分析了parabens及PAEs的侧链长度和基团类型对其毒性的影响。主要获得如下研究结果:
　　(1)采用酵母双杂交方法研究了10种芳氧基和烷氧基侧链parabens对AR的干扰效应。发现parabens的烷氧基侧链C原子数为1-4时，AR拮抗效应随侧链增长而显著降低;当侧链C原子数为7，8和12时，parabens无显著AR拮抗效应。相比烷氧基侧链，具有芳氧基侧链的parabens如对羟基苯甲酸苄酯(Benzylparaben，BzP)和对羟基苯甲酸苯酯(Phenyl paraben，PnP)具有相对较高的AR拮抗效应。分子对接(Molecular docking)揭示与天然雄激素二氢睾酮(Dihydrotestosterone，DHT)具有相似的结合模式，parabens与AR受体配体结合域(Ligand binding domain，LBD)877号苏氨酸和705号天冬酰胺形成氢键。Parabens与AR LBD的结合能量与其AR拮抗效应显著相关（R2=0.84，P＜0.05）。
　　为进一步分析parabens侧链对AR拮抗活性的影响，采用猪肝酯酶将parabens水解，发现水解后parabens的AR拮抗活性完全消除。高效液相色谱串联紫外检测器(HPLC-UV)及超高效液相色谱串联质谱检测器(UPLC-MS/MS)分析发现parabens水解后酯键断裂，生成对羟基苯甲酸。相较于芳氧基侧链parabens，烷氧基侧链parabens是猪肝酯酶的最优底物，更易于被水解。
　　(2)以Vibrio qinghaiensis sp.-Q67为模式生物，研究了PAEs与Cd的单一和二元联合毒性。发现六种PAEs包括邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl phthalate，DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(Diethyl phthalate，DEP)、邻苯二甲酸丁苄酯(Benzylbutyl phthalate，BBP)、邻苯二甲酸二正丁酯(Dibutyl phthalate，DBP)、邻苯二甲酸二异辛酯(Diisooctyl phthalate，DIOP)和邻苯二甲酸二正辛酯(Di-n-octylphthalate，DOP)对青海弧菌急性毒性的EC50值大于100 mg/L(DMP:134.4 mg/L;DEP:283.1 mg/L; DBP:895.1 mg/L)，说明对青海弧菌急性毒性较弱;随PAEs侧链长度增加，其急性毒性显著减小(R2=0.8961,P＜0.05)。
　　进一步测定了PAEs与Cd的二元联合毒性，并结合独立作用(Independentaction，IA)和浓度加和（Concentration addition，CA）模型进行了预测探讨。发现二元混合物DMP-DEP，DEP-DBP和DMP-DBP的毒性单位(Toxic unit, TU)值均大于1.2，联合毒性表现为拮抗效应;二元混合物DMP-Cd，DEP-Cd和DBP-Cd的TU值介于0.8-1.2，联合毒性表现为简单相加效应。重金属Cd胁迫显著增加了PAEs对青海弧菌急性毒性。

目录

声明

论文说明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 Parabens的研究背景和现状

1．2．1 Parabens的简介

1．2．2 Parabens的环境行为、转运和归趋

1．2．3 Parabens的毒性研究

1．3 PALEs的研究背景和现状

1．3．1 PAEs的简介

1．3．2 PAEs的环境行为、转运和归趋

1．3．3 PAEs的毒性研究

1．4 论文研究目的、内容与意义

1．4．1 论文研究目的

1．4．2 论文研究内容

1．4．3 论文研究意义

1．4．4 拟采取的研究方案和创新点

参考文献

第二章 Parabens的雄激素干扰效应

2．1 前言

2．2 材料与方法

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验仪器

2．2．3 实验方法

2．2．4 数据处理

2．3 结果与讨论

2．3．1 Parabens的雄激素干扰效应

2．3．2 Parabens干扰AR的分子机制

2．3．3 Parabens水解前后的AR毒性差异

2．3．4 Parabens水解产物鉴定

2．3．5 Parabens水解动力学参数分析

2．4 小结

参考文献

第三章 PAEs与Cd对青海弧茵联合毒性研究

3．1 前言

3．2 材料与方法

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验仪器

3．2．3 实验方法

3．2．4 数据处理

3．3 结果与讨论

3．3．1 PAEs对青海弧菌单一毒性研究

3．3．2 二元PAEs混合物对青海弧菌的联合毒性

3．3．3 PAEs与Cd对青海弧菌联合毒性

3．4 小结

参考文献

第四章 结论与展望

4．1 结论

4．1．1 Parabens的雄激素干扰效应

4．1．2 PAEs与Cd对青海弧菌联合毒性研究

4．2 未来工作设想

硕士期间发表论文