全氟辛烷基磺酸與納米氧化鋅對(duì)斑馬魚聯(lián)合毒性效應(yīng)研究.pdf

1、污染物復(fù)合暴露對(duì)生物體的毒性危害是目前人們關(guān)注的焦點(diǎn)問題。全氟辛烷基磺酸（Perfluorooctane sulfonate,PFOS,C8F17SO3）是一類持久性有機(jī)污染物，對(duì)生物具有肝臟、神經(jīng)、生殖和發(fā)育等毒性。由于PFOS在日常加工產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用，以及在土壤，水體和生物體中的廣泛檢出，對(duì)人們的健康造成了嚴(yán)重的危害，其毒性也是近年來人們研究的熱點(diǎn)。納米氧化鋅（Nano-ZnO）是一種典型的納米金屬氧化物，其獨(dú)特的化學(xué)特性使其使用

2、量日益增加。Nano-ZnO可以通過皮膚進(jìn)入生物體，并在體內(nèi)富集，其對(duì)生物的毒害作用也引起了人們的重視。由于環(huán)境中PFOS和Nano-ZnO的排放量日益增多，它們?cè)谒械臐撛诠泊嫘栽龃?，探究其?duì)水生生物的復(fù)合暴露毒性及其作用機(jī)制變得十分必要。本文研究了PFOS和Nano-ZnO復(fù)合暴露對(duì)斑馬魚的發(fā)育毒性、甲狀腺毒性和生殖毒性的影響及其致毒機(jī)制。為污染物復(fù)合暴露對(duì)魚類毒性影響的應(yīng)急處理提供了基礎(chǔ)研究，同時(shí)為污染物水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析提供科學(xué)依據(jù)

3、。根據(jù)急毒實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，96h PFOS和Nano-ZnO的LC50值分別為3.502mg/L和60mg/L。同時(shí)，設(shè)計(jì)PFOS與Nano-ZnO等效應(yīng)復(fù)合暴露以及（P0.4+Z50），（P0.8+Z50）和（P1.6+Z50）復(fù)合暴露組進(jìn)行96h胚胎發(fā)育毒性實(shí)驗(yàn)。另外將胚胎暴露于（P0.2+Z50），（P0.4+Z50）和（P0.8+Z50）復(fù)合暴露組和等效應(yīng)復(fù)合暴露組中14d后，考察Nano-ZnO的加入對(duì)PFOS誘導(dǎo)甲狀腺毒性的影

4、響，分析聯(lián)合毒性類型和可能的致毒機(jī)制。最后利用（P0.05+Z1.7），（P0.1+Z3.4）和（P0.2+Z6.75）處理組來考察等效應(yīng)暴露對(duì)斑馬魚親本代生殖毒性和子代胚胎質(zhì)量的影響。本文探討了污染物對(duì)斑馬魚從孵化到性成熟內(nèi)各個(gè)發(fā)育時(shí)期相應(yīng)毒性指標(biāo)影響，研究成果如下：
　　（1）PFOS和Nano-ZnO單獨(dú)暴露均可以引起胚胎的急性毒性，PFOS和Nano-ZnO復(fù)合暴露后導(dǎo)致胚胎急性毒性增強(qiáng)。Nano-ZnO的加入顯著增強(qiáng)了P

5、FOS對(duì)幼魚死亡率和畸形率誘導(dǎo)，抑制胚胎的孵化率和心率。復(fù)合暴露同時(shí)誘導(dǎo)幼魚體內(nèi)氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡反應(yīng)增強(qiáng)。Nano-ZnO的出現(xiàn)激活了PFOS對(duì)氧化應(yīng)激酶（SOD、GPx與MDA）和細(xì)胞凋亡酶（Caspase-3與Caspase-9）活性誘導(dǎo)，上調(diào)了細(xì)胞凋亡相關(guān)基因（p53，Bax，Bcl-2，caspase-3與caspase-9）的表達(dá)，同時(shí)抑制了氧化應(yīng)激相關(guān)基因（SOD1、Cat與GPx1a）的表達(dá)。復(fù)合暴露后毒性增強(qiáng)的原因可能

6、是由于PFOS的獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)，改變了細(xì)胞膜的通透性，使小粒徑大分子污染物（Nano-ZnO）更容易進(jìn)入膜內(nèi)，進(jìn)而影響體內(nèi)一些重要的酶活性和激素分泌平衡，導(dǎo)致Nano-ZnO細(xì)胞內(nèi)殘留量增加，最終誘導(dǎo)胚胎的發(fā)育毒性增強(qiáng)。
　?。?）Nano-ZnO與PFOS兩種復(fù)合暴露類型均增強(qiáng)了幼魚14d的發(fā)育毒性，（P0.8+Z25）和（P0.8+Z50）mg/L復(fù)合暴露組顯著提高幼魚的死亡率和畸形率，同時(shí)抑制了幼魚的體長(zhǎng)。Nano-ZnO的

7、加入使得PFOS對(duì)幼魚體內(nèi)T3含量誘導(dǎo)顯著增強(qiáng)，同時(shí)抑制了T4含量。Nano-ZnO的加入顯著的抑制了TSHβ與TRα基因的表達(dá)，上調(diào)了TRβ、Deio1、Deio2、NIS與CRH基因的表達(dá)，同時(shí)抑制TG、TTR基因和蛋白的表達(dá)，但對(duì)TPO基因表水平?jīng)]有影響。研究結(jié)果表明，PFOS與Nano-ZnO相互作用進(jìn)入細(xì)胞膜內(nèi)，干擾幼魚甲狀腺軸的功能，影響碘的吸收，合成、運(yùn)輸和甲狀腺激素核受體的綁定，破壞HPT軸作用位點(diǎn)，破壞體內(nèi)甲狀腺激素平

8、衡從而對(duì)幼魚的生長(zhǎng)發(fā)育造成一系列的危害，這可能是PFOS與Nano-ZnO復(fù)合暴露增強(qiáng)幼魚甲狀腺毒性的原因。
　　（3）復(fù)合暴露能夠提高親本代斑馬魚累積死亡數(shù)量，抑制成魚體重與體長(zhǎng)的發(fā)育，降低產(chǎn)卵量與胚胎中卵蛋白的含量。但并不影響成魚性腺指數(shù)值，說明復(fù)合暴露不影響斑馬魚卵巢與精巢的重量。復(fù)合暴露影響精巢和卵巢內(nèi)成熟細(xì)胞的生成，誘導(dǎo)肝臟和腸器官的細(xì)胞空穴及間隙增大。復(fù)合暴露組中的成魚外周血細(xì)胞中彗星尾距值和微核率隨著暴露濃度的升高，

9、也顯現(xiàn)增加狀態(tài)，說明Nano-ZnO能增強(qiáng)PFOS對(duì)斑馬魚血細(xì)胞DNA的損傷程度。（P0.1+Z3.4）和（P0.2+Z6.75）復(fù)合處理組能夠顯著降低雄魚體內(nèi)T的含量，不影響雌魚體內(nèi)T的含量。而對(duì)雌魚體內(nèi)E2的含量抑制作用明顯，但對(duì)雄魚體內(nèi)E2含量沒有影響，說明復(fù)合暴露影響斑馬魚體內(nèi)性激素的分泌。Nano-ZnO單獨(dú)暴露對(duì)Vtg1基因的表達(dá)沒有顯著影響，但與PFOS復(fù)合暴露后能顯著地抑制斑馬魚肝臟組織內(nèi)Vtg1基因的表達(dá)，進(jìn)而影響子代

10、胚胎中卵黃蛋白含量。復(fù)合暴露同時(shí)提高子代幼魚死亡率，降低卵受精率和孵化率，對(duì)子代幼魚體長(zhǎng)和畸形率沒有顯著影響。復(fù)合暴露后生殖毒性增強(qiáng)的可能原因是由于污染物通過影響有機(jī)體內(nèi)性激素的分泌來影響動(dòng)物體的性器官成熟、副性征發(fā)育及維持性功能等作用。
　　綜上所述，環(huán)境中Nano-ZnO的存在會(huì)干擾PFOS對(duì)斑馬魚的發(fā)育毒性，甲狀腺毒性和生殖毒性，且聯(lián)合毒性作用增強(qiáng)。因此，進(jìn)行污染物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，不能僅僅從單一污染物的毒性出發(fā)，還要考慮復(fù)合污染