《PAE對九孔鮑雄性生殖機能的損傷及作用機制研究》是依託清華大學，由周進擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：PAE對九孔鮑雄性生殖機能的損傷及作用機制研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：周進
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鄰苯二甲酸酯（PAE）是近海環境中一類典型的持久性有機污染物，被視為環境內分泌干擾劑，具有類似雌激素的生物效應。現已證實PAE對水生生物（尤其是雄性）的生殖能力造成嚴重損害，並對生物多樣性構成潛在威脅。近年來，有關生殖機能障礙的形成機製成為了研究的熱點，並取得了一定進展。然而，從生殖事件上系統闡明PAE毒性機理的研究還相對缺乏。據此，本課題在前期工作的基礎上，以九孔鮑為受試生物，套用分子生物學、差異蛋白質組學和代謝產物分析等方法，研究環境濃度下PAE對生殖腺發育（激素調節、功能蛋白應答、生理代謝特徵），配子發生（生精障礙的表型與機理）以及受精行為的影響，來揭示PAE 致九孔鮑雄性生殖機能的損傷效應與作用機制。同時，結合對精子DNA形態、染色體畸變的檢測，探索生殖損害潛在的遺傳毒性和跨代表現。課題研究旨在強化對雄性生殖毒理機制全局性的理解；並藉此為視窗，為海洋生物資源的衰退提供理論依據。
結題摘要
以腹足動物-九孔鮑為受試生物，研究了典型鄰苯二甲酸酯（phthalate acid esters，PAEs）對雄性九孔鮑生殖機能的影響，包括成體的繁殖行為，配子的發生，胚胎髮育以及子代的發育特徵等。研究方法包括差異蛋白組學、非特性免疫指標、組織病理、電鏡觀察、分子克隆以及代謝產物分析。結果表明PAEs 的暴露能幹擾機體的繁殖行為、精子的成熟；電鏡照片顯示精子頂體、外膜精細結構出現形態異常；後續的生殖細胞（配子）發育出現畸形和發育滯後。生殖毒性的分子機制中，我們首先克隆了與生殖事件相關的功能基因PC1和17B-HSD，隨後以5種鄰苯二甲酸酯（DBP，DEP，DMP，DOP以及DEHP）為材料，考察了這些物質對九孔鮑胚胎髮育的影響。結果表明，PAEs能明顯降低胚胎的孵化率，增加發育畸形率，並影響正常的變態過程。毒理機制主要是PAEs擾亂了離子穩態、滲透平衡以及氧化應激從而使膜受損。同時對細胞發育周期的調節蛋白CB 和 CDK1 進行了RT-PCR檢測，發現內分泌干擾物擾亂了正常的細胞周期。在獲得基因水平的證據後，進一步採用蛋白組和代謝分析的方法驗證了PAE損傷的功能機制，蛋白表達譜中發現24個差異蛋白點，這些蛋白按照功能分類主要分為五類，包括脫毒、抗氧化應激、激素調節、胞內代謝以及免疫防禦。酶學實驗中發現PAE的暴露使得細胞溶菌酶水平以及過氧化物酶活力明顯降低，表明PAE損害了九孔鮑的適應能力。代謝產物的分析中發現PAE擾亂了九孔鮑的能量代謝、脂代謝以及胺基酸代謝，並引發性腺組織的器質性損傷。總體的研究結果顯示生殖毒害的損傷程度與PAE的暴露濃度相關，呈現劑量依賴性；其毒害的機制具有類似雌激素的作用，九孔鮑對不同的PAEs物質有不同的敏感性。本次課題研究的結果從基因-細胞-功能蛋白水平對PAE的毒害效應有了較為全面的認識，對幫助海洋生物多樣性的保護具有理論借鑑意義；後續的研究將會在毒害效應的跨代表現與物種退化的相關機制上做進一步的工作，以延續和完善研究的內容。
