芳基代有机磷阻燃剂对斑马鱼胚胎_仔鱼神经毒性的研究.pdfVIP

摘要

芳基代有机磷阻燃剂（Aryl-organophosphorusflameretardants,aryl-OPFRs）是一类

被广泛添加到家具、电子设备、纺织品、塑料制品等作为阻燃剂和增塑剂的化合物，在

各种环境介质和生物体中广泛存在。其中，磷酸三苯酯（Triphenylphosphate,TPHP）和

间苯二酚四苯基二磷酸酯（Resorcinolbis(diphenylphosphate),RDP）是广泛存在于环境

中的两种aryl-OPFRs。TPHP具有神经毒性效应，能够直接与乙酰胆碱酯酶

（Acetylcholinesterase,AChE）结合，AChE是TPHP的主要分子靶点之一。本论文以

AChE作为起始分子事件，结合细胞、组织和个体水平效应，根据有害结局通路（Adverse

outcomepathway,AOP），系统地评价环境相关剂量下TPHP暴露对斑马鱼仔鱼胆碱能

系统的影响，揭示TPHP的神经毒性机制。RDP是一种新型aryl-OPFR，主要作为TPHP

的替代品，且在结构上与TPHP相似，因此其神经毒性备受关注。本论文以斑马鱼为实

验模型，研究了RDP对斑马鱼仔鱼的神经毒性效应。主要实验内容和结果如下：

1.TPHP对斑马鱼仔鱼胆碱能系统的影响及其有害结局通路的研究

将受精后2h（Hourpost-fertilization,hpf）的斑马鱼胚胎暴露于TPHP（0、1、3、

30、100和300μg/L）至144hpf。研究发现，TPHP暴露引起斑马鱼仔鱼的孵化率降低、

孵化延迟、心率降低、体长变短和畸形率增加，表明TPHP对胚胎/仔鱼具有发育毒性。

TPHP暴露后，引起仔鱼乙酰胆碱含量显著升高、胆碱含量显著降低，毒蕈碱型乙酰胆

碱受体（Muscarinicacetylcholinereceptors,mAChRs）和烟碱型乙酰胆碱受体（Nicotinic

acetylcholinereceptors,nAChRs）含量也显著降低。与乙酰胆碱和胆碱的合成（ache）、

代谢（chata和chatb）、转运（hact和vacht）和结合（chrna3、chrna6、chrna7、chrna4b

和LOC110438988）相关基因的表达显著下调。免疫组化结果显示，在TPHP暴露下，

胆碱能神经元的数目显著减少。最后，我们建立了颜色偏好（蓝红、黄、绿）“十字迷

宫”模型评价仔鱼的学习记忆行为。结果发现，在100和300μg/L的TPHP暴露组中，

仔鱼在其他颜色区域中运动的比例高于蓝色区域，表明仔鱼学习记忆行为受到影响。基

于以上研究结果，我们对TPHP暴露对斑马鱼仔鱼胆碱能系统影响的AOP进行总结：

AChE作为起始分子事件，以细胞学效应（与乙酰胆碱和胆碱合成、代谢、转运和结合

相关基因的下调，胆碱和乙酰胆碱含量的改变，mAChRs和nAChRs含量的降低）和组

织学效应（胆碱能神经元数目减少）为关键事件，学习和记忆行为的变化成为TPHP暴

露的不良结局。该AOP的建立，可为评价TPHP以及其他污染物对鱼类的神经毒性及

生态风险提供依据。

2.RDP对斑马鱼仔鱼的神经毒性研究

分子对接结果显示，RDP能够与斑马鱼AChE的活性位点结合，且它们之间的相互

作用力主要是氢键，最低结合能为-12.09kcal/mol，表明RDP对AChE具有潜在的抑制

作用。将2hpf的斑马鱼胚胎暴露于RDP（0、0.3、3、90、300、900nM）至144hpf。

结果显示，RDP暴露引起斑马鱼仔鱼的心率降低、体长变短和畸形率增加，表明RDP

具有显著的发育毒性。RDP暴露显著抑制仔鱼的AChE活力，表明RDP具有典型神经

毒性作用。在RDP暴露下，神经递质γ-氨基丁酸和乙酰胆碱的含量显著升高，谷氨酸、

胆碱和肾上腺素的含量显著降低，与中枢神经系统发育有关关键基因（α1-tubulin、mbp、

syn2a、gfap、shhα、manf、neurogenin、gap-43和ache）表达显著下调。运动行为结果

显示，RDP暴露显著降低了仔鱼的光暗交替条件下的运动速度和光惊吓反应。以上结果

表明，RDP暴露能够显著抑制仔鱼的AChE活性，改变多种