铅暴露对斑马鱼胚胎心脏和脊柱发育的影响

摘要

[背景]铅分布广泛。铅暴露会干扰斑马鱼生命早期发育,但铅暴露影响斑马鱼骨骼发育和心脏发育的机制尚不清楚。[目的]探究醋酸铅暴露诱发的骨发育和心脏发育毒性的分子机制。[方法]将受精后3 h(3 hpf)斑马鱼胚胎暴露于不同浓度的醋酸铅(0、6、12、24和48μmol·L^(-1)),直至受精后5天(5 dpf)。统计5dpf的畸形表型,通过荧光定量PCR方法检测脊柱发育相关基因(bmp2b、bmp4、bmp9、runx2a、runx2b)和心脏发育相关基因(nkx2.5、myh6、myh7)的mRNA表达情况,分析发育相关调控通路Wnt/β-catenin通路(wnt5a、wnt8a、wnt10a、β-catenin)、TGF-β通路(tgf-β1、tgf-β2)相关基因和Eph-Ephrin信号中关键分子eph的mRNA表达情况。[结果]5dpf时与对照组相比,醋酸铅处理组斑马鱼出现包括脊柱弯曲和心包囊水肿的畸形表型。24、48μmol·L^(-1)醋酸铅组脊柱弯曲畸形率分别达到26.47%和71.52%,高于对照组(P<0.01)。qPCR结果发现,与对照组相比,48μmol·L^(-1)暴露组中,脊柱发育相关基因bmp2b、bmp4、bmp9、runx2a、runx2b的mRNA表达分别下调82.8%、58.0%、88.7%、85.5%、69.2%(P<0.05或P<0.01),心脏发育相关基因myh6、myh7、nkx2.5的mRNA表达分别下调63.7%、58.9%、55.2%(P<0.01),Wnt/β-catenin通路中wnt8a、β-catenin的mRNA表达分别下调了71.5%、47.3%(P<0.05或P<0.01),TGF-β通路中tgf-β1的mRNA表达下调了67.5%(P<0.01),eph的mRNA表达下调了86.9%(P<0.01)。[结论]醋酸铅通过下调脊柱发育和心脏发育相关基因的mRNA表达,以及抑制发育相关Wnt/β-catenin、TGF-β通路和Eph-Ephrin信号,引起脊柱弯曲和心包囊水肿等畸形表型,从而对斑马鱼心脏和骨骼产生发育毒性作用。