全氟化合物在斑马鱼胚胎中的毒性及毒代动力学研究

摘要

全氟化合物(Perfluorinated chemicals,PFCs)广泛应用于工业和生活领域中,已经对环境和人类健康构成了严重威胁,近年来备受人们关注。其代表性化合物全氟辛烷磺酸(Perfluorooctanesulphonic acid,PFOS)具有难降解性、生物蓄积性和沿食物链在生物体内富集作用,已经成为一种新型的持久性有机环境污染物。目前对PFCs的毒性研究尚不全面,特别是在水生生物中的研究相对较少,且PFOS在斑马鱼仔鱼中的行为毒性和毒代动力学研究在国内外还未见报导。
　　 本文以斑马鱼胚胎为实验材料,优化了利用斑马鱼胚胎检测化合物毒性的实验方法,并以五种PFCs为研究对象,进行了急性和亚急性毒性实验,结果表明,自6hpf染毒至120hpf,PFOS在PFCs中的毒性最大,其半数致死浓度(LC50)和半数致畸浓度(EC50)分别为4.389μM和2.230μM,胚胎内PFOS的含量随着染毒浓度的升高而升高。
　　 PFOS在胚胎中主要致畸效应为脊柱弯曲,主要表现为脊柱侧凸和脊柱后凸。PFOS降低了斑马鱼胚胎的心率和孵化率,且对斑马鱼胚胎的自主运动有影响。利用吖啶橙染色技术检测24hpf胚胎内细胞凋亡,结果显示大量的细胞凋亡出现在脑部、眼睛和尾部。病理组织切片结果表明PFOS会导致尾部肌肉纤维断裂、排列紊乱。利用Fli-1:EGFP转基因斑马鱼胚胎检测PFOS染毒后的血管形态,结果显示躯干血管有断裂、交叉、甚至缺失的现象。行为学研究中,基本活力测试结果表明,胚胎自6hpf染毒至96hpf后脱毒的斑马鱼仔鱼,第5天的活力呈“倒U型”,即低浓度表现为刺激活力,高浓度抑制活力；但在6dpf用不同浓度的PFOS对胚胎染毒1h,其活力表现为随着染毒浓度上升而升高的趋势；光刺激测试中,PFOS染毒后胚胎与对照组没有显著差异。这些结果说明PFOS在斑马鱼胚胎中有发育和潜在的神经毒性。
　　 为研究PFOS在胚胎中的染毒窗口效应,以24h间隔(1-25hpf、25-49hpf、49-73hpf、73-97hpf、97-121hpf)对胚胎进行不同发育阶段的染毒,结果表明各组胚胎在脱毒后毒性作用不可逆,97-121hpf的染毒窗口胚胎畸形率最高,PFOS体内蓄积量也最大,且泳速最低。
　　 为考察PFOS在斑马鱼胚胎体内的毒代动力学特征,以4μM PFOS对1hpf的斑马鱼胚胎进行暴毒,分别在染毒后2,4,6,10,24,48,72,96和120h进行测定,结果显示染毒时间越长,吸收速率越高。这表明前期的绒毛膜对毒物的吸收有一定的阻挡作用,且随着后期器官发育逐渐完善,吸收功能也渐渐增强。以16μM PFOS自脱膜胚胎6hpf染毒至36hpf后脱毒,每隔24h进行测定,结果显示在整个的清除时间内,胚胎内浓度处于一个相对稳定的状态,且PFOS在胚胎中基本没有被清除,说明PFOS在斑马鱼胚胎中易吸收难消除。PFOS对水生生物、环境及人群的健康风险不容忽视。