再生水景观利用对斑马鱼(Danio rerio)下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴相关基因转录水平的影响

摘要

再生水对水体生物具有潜在的危害。为了评估再生水对水体生物的早期分子毒理效应,采用荧光定量多聚酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)技术分析再生水对斑马鱼下丘脑-垂体-性腺(hypothalamus-pituitary-gonadal,HPG)轴相关基因转录水平的影响。再生水暴露后,斑马鱼体长、体质量、生长状况因子(condition factor,K)、脑指数(brain-somatic index,BSI)和性腺指数(gonadosomatic index,GSI)无显著改变。再生水暴露7 d引起雄性斑马鱼脑雄激素受体(androgen receptor,Ar)、雌激素受体1(estrogen receptor 1,Esr1)、卵泡刺激素β多肽(follicle stimulating hormone beta polypeptide,Fshb)、黄体生成素β多肽(luteinizing hormone beta polypeptide,Lhb)、促性腺激素释放激素(gonadotropin-releasing hormone 2,Gnrh2)和促性腺激素释放激素(gonado-tropin-releasing hormone 3,Gnrh3)基因的转录水平显著下调(P<0.05),并引起雌性斑马鱼脑Gnrh3基因转录水平显著上调(P<0.05)。再生水暴露7 d导致类固醇激素合成通路下游基因如Ar、Esr1、卵巢芳香化酶(ovarian cytochrome P450 aromatase,cyp19ala)、3β-羟基类固醇脱氢酶(3β-hydroxysteroid dehydrogenase,hsd3b)、17β-羟化类固醇脱氢酶3(17β-hydroxysteroid dehydro-genase type 3,hsd17b3)和20β-羟化类固醇脱氢酶(20β-hydroxysteroid dehydrogenase,hsd20b)在雄性斑马鱼睾丸中表达水平显著减少(P<0.05);相反,雌性斑马鱼卵巢Esr1和11β-羟化酶(11β-hydroxylase,cyp11b)基因转录水平显著增加(P<0.05)。再生水对斑马鱼暴露14 d后,雄性斑马鱼脑Esr1、Fshb和Lhb基因表达水平显著下调(P<0.05),睾丸Ar、Esr1、类固醇源性急性调节蛋白(steroidogenic acute regulatory,star)、cyp19a1a、11β-羟化类固醇脱氢酶2(11β-hydroxysteroid dehydrogenase 2,hsd11b2)、hsd20b和hsd17b3基因转录水平也显著降低(P<0.05)。然而再生水暴露14 d显著上调了雌性斑马鱼卵巢Esr1、孕激素受体(progesterone receptor,pgr)、cyp19a1a、hsd3b、hsd17b3和star基因转录水平(P<0.05),并且下调了脑Gnrh3和Fshb的转录水平(P<0.05)。综上所述,本研究结果表明再生水显著影响了斑马鱼HPG轴相关基因转录水平,具有性别和暴露时间差异性,为再生水对斑马鱼生殖系统的影响提供了新的见解。