利用斑馬魚模型研究多環芳烴的視覺發育毒性和機制

《利用斑馬魚模型研究多環芳烴的視覺發育毒性和機制》是依託廈門大學，由王重剛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：利用斑馬魚模型研究多環芳烴的視覺發育毒性和機制
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王重剛
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

在前期實驗中，我們觀察到多環芳烴引起斑馬魚視覺發育障礙，這是多環芳烴的新毒性效應。本項目分別以萘、菲、芘和苯並（a）芘作為2-5環多環芳烴的代表，在實驗生態條件下，以環境濃度的上述多環芳烴對斑馬魚的受精卵進行暴露，通過組織學和行為學觀察，了解多環芳烴對魚類胚胎視覺發育的影響，比較不同環數多環芳烴對視覺發育毒性大小的差異；通過檢測多環芳烴進入視覺器官的途徑，比較不同環數多環芳烴的侵入速度和代謝累積，理解不同環數多環芳烴對視覺器官產生毒性差異的原因；了解多環芳烴引起視覺發育障礙的細胞學機制，分析對多環芳烴產生視覺毒性效應的敏感發育時期；利用基因晶片技術全面尋找受多環芳烴干擾的視覺相關差異表達基因以及信號途徑，進一步通過原位雜交和RT－PCR探討多環芳烴引發視覺發育障礙的分子能機制。本項目的結果，對於進一步了解多環芳烴的毒性和機制，對於研究人類視覺出生缺陷的病因與環境污染的關係有重要的意義。

結題摘要

本項目以菲和苯並（a）芘（BaP）作為代表，研究多環芳烴的對魚類胚胎視覺發育的毒性效應。根據斑馬魚轉錄組學的結果，苯並（a）芘暴露顯著影響了許多基因的表達水平，基因功能分析顯示BaP影響光受體維持和光傳導的過程。通過光反應實驗顯示，BaP暴露的仔魚對光反應能力下降。BaP顯著減少了視神經節細胞的密度。結果顯示BaP通過干擾光受體發育相關的基因導致視覺發育和功能的缺陷（Chemosphere 2014，108：55–61）。關於Phe的視覺發育的毒性機制，環境濃度的Phe暴露斑馬魚視網膜細胞凋亡、細胞增殖減少、發育延遲和形態改變。Phe暴露上調了芳烴受體的表達，下調了zinc finger E-box binding homeobox 1 (Zeb1)，發過來誘導眼炎相關轉錄因子mtif表達，抑制 pairedbox 6 (Pax6)，從而產生視覺毒性（Journal of Hazardous Materials 2013,261：172-180）。 此外，我們採用基因組學技術結合生化檢測和形態學分析，全面探討BaP和三丁基錫（TBT）對斑馬魚胚胎髮育的聯合毒性效應，結果顯示：1、TBT共暴露能夠挽救BaP單獨暴露導致的胚胎孵化率的下降，與胚胎孵化相關的基因表達也是如此；2、BaP共暴露減少了TBT介導的脊柱彎曲，減緩了TBT單獨暴露對Notch信號的干擾；3、TBT共暴露減少了BaP導致的心搏徐緩，可能是由於TBT減緩了BaP單獨暴露對心肌細胞發育和鈣離子處理相關基因的干擾；4、TBT共暴露產生了對BaP導致的氧化脅迫和DNA損傷的拮抗效應。這些結果提示毒理基因組學方法對分析聯合毒性具有高的敏感性和精確性，對於化學物的聯合效應的理解和預測具有明顯的作用(Aquatic Toxicology 2015,158:157–164)。低濃度BaP長期暴露導致斑馬魚產生神經退行性樣的疾病症狀，這個結果提供了一個線索，指示BaP可能是人類神經退行性疾病的重要環境風險因子（Aquatic Toxicology 2015,167:200-208）。在雌性青鱂，低濃度的Phe長期暴露通過干擾腦-垂體-性腺軸的相關基因表達影響生殖機能，並且Phe可以通過母體轉移到胚胎影響下一代的健康和數量的穩定（Aquatic Toxicology 2015,162：109-116）。