药物类污染对斑马鱼胚胎形态、行为和基因表达的生态毒理效应研究

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1、2018届研究生博士学位论文分类号：学校代码：10269密级：学号：52122601019EastChinaNormalUniversity博士学位论文DOCTORALDISSERTATION药物类污染物对斑马鱼胚胎形态、行为和基因表达的生态毒理效应研究院系：河口海岸学国家重点实验室专业：河口海岸学研究方向：环境毒理学指导教师：周俊良教授学位申请人：夏凉2018年05月31日DissertationfortheMaster/DoctoralDegreein2018StudentID:52122601019UniversityCode:10269EastChinaNormalU

2、niversityEcotoxicityofseveralpharmaceuticalpollutantsonembryomorphology,behaviorandgeneticexpressioninzebrafishDepartment:StateKeyLaboratoryofEstuarineandCoastalResearchMajor：EstuarineandCoastalScienceResearchdirection：EcotoxicologySupervisor：Prof.JunliangZhouCandidate：LiangXiaMay,2018夏凉博士学

3、位论文答辩委员会成员名单姓名职称单位备注李道季教授华东师范大学主席施华宏教授华东师范大学赵雅萍教授华东师范大学赵晓祥教授东华大学薛俊增教授上海海洋大学华东师范大学2018届博士毕业论文摘要摘要随着经济发展和人们生活水平的不断提高，越来越多的药物及个人护理品类化合物（PPCPs）被人们用于日常生活。研究指出，这类物质摄入后会有大约50-90%被排出体外，而常见的污水处理技术分解能力有限，剩余的PPCPs会通过污水处理厂排水进入环境。PPCPs的药物机理又使其具有许多特殊的毒性效应，因而PPCPs污染正在受到人们越来越多的关注。长江河口区域毗邻上海市，是中国人口最密集，工商业最发

4、达的地区之一。上海市的污水主要向长江河口区域近岸水体排放，这就造成了PPCPs在长江河口近岸水体的持续输入。在众多的PPCPs污染物中，一些常用物质的环境浓度已经达到了较高的水平。鉴于可能存在的环境风险，有必要针对该区域一些典型的PPCPs污染物展开毒理学调查研究。基于已有数据和文献报道，本研究选择了他莫昔芬（TAM）、双酚A（BPA）、布洛芬（IBP）、双氯芬酸（DCF）和对乙酰氨基酚（PRCT）这五种常见的PPCPs作为调查的目标化合物。本研究首先利用斑马鱼胚胎/幼鱼96小时急性毒性暴露实验作为研究方法，从形态学、行为学和分子生物学等角度，调查了这些污染物的毒性效应。同时

5、，本研究以上述实验结果为基础，筛选了一些表现出普遍性和代表性的毒理学指标，探讨了这些指标反应相关环境污染情况的潜力。最后，本研究采集了长江河口近岸水体的样本，开展了环境水样暴露实验，分析了使用斑马鱼胚胎暴露实验结合上述毒性指标检测的方法在表征环境水样污染时的有效性，并利用检测结果对长江河口区域近岸水体的污染现状和环境风险进行了评估。在形态学调查中，本研究发现TAM在最高浓度下（500μg/L）对96hpf斑马鱼幼鱼产生了一定的致畸效应。暴露组的幼鱼体长变短，有轻度尾鳍缺损、表皮变暗、心率也出现了下降。后续的基因表达检测显示与表皮修复相关的krt17和egf基因的表达在TAM暴

6、露组中有所上升，说明尾鳍缺损和表皮变暗是由于TAM对表皮组织的损伤造成的。在行为学调查中，本研究发现IBP和DCF的暴露会造成受试斑马鱼胚胎/I华东师范大学2018届博士毕业论文摘要幼鱼的行为发生变化。在28hpf的胚胎早期自发运动检测中，IBP和DCF的存在会导致胚胎自发运动频率下降，降幅最高可达25%和28%。在48-60hpf的胚胎孵化过程中，IBP和DCF暴露均能造成显著的孵化延迟，其在55hpf时期的平均孵化率比对照组低63%和58%。在120hpf的游泳行为检测中，IBP暴露会造成幼鱼黑暗条件下的自由游泳距离、时间和速度分别下降41%、29%和30%。DCF暴露则

7、会造成幼鱼在光暗交替刺激下光照周期中的游泳距离和游泳时间均出现下降，降幅最高为17%和15%。在后续的基因检测中，与神经发育相关的neurod1和neurog1基因的表达在IBP和DCF作用下发生了变化。这些结果显示IBP和DCF能改变斑马鱼胚胎/幼鱼的行为，并具有潜在的神经毒性效应。在对内分泌相关的基因进行检测的过程中，本研究发现TAM和BPA的暴露对斑马鱼胚胎/幼鱼内分泌相关基因的表达有显著的影响。在TAM暴露实验组中，斑马鱼幼鱼体内的esr1、cyp19a1b、ar、hsd3b2和ugt1a1基因