利用斑马鱼模型研究钯的胚胎毒性及其分子机制

As palladium (Pd) is now used in an increasing number of applications in modern industry, it is progressively accumulating in the environment, especially in aquatic ecosystem. Due to the growing evidence of its toxicity, Pd pollution has caused extensive concern worldwidely. This study aims to investigate physiological and molecular effects induced by Pd by taking advantage of zebrafish model. The sensitivity and morphological changes of zebrafish embryos exposed to Pd ion will be determined first. The effects of Pd ion on zebrafish embryo organ development, mainly including cardiovascular system, kidney, liver and intestine, will be further investigated. Microarray and related technologies will also be applied to obtain biomarkers exposed to Pd. Furthermore, the toxicity of Pd nanoparticle will be explored as well. This study will provide evidence on the effects and molecular mechanism of embryonic toxicity of Pd on zebrafish, shedding light on the toxicological study of Pd.

随着钯在现代工业中越来越广泛的应用，钯以及相关的产品以各种途径进入并积累在生态环境特别是水生环境中。证据表明钯能够被人类以及其他生物摄入并具有毒性，从而引起广泛的关注。本研究拟采用斑马鱼为模型，通过体外暴露的方法研究钯离子在水生环境中对斑马鱼胚胎的毒性，找出斑马鱼对钯离子的敏感浓度，获得其毒性效应的阈值，进而研究钯离子对斑马鱼器官发育的影响，特别是对心血管、肾脏、肝脏、肠道发育的影响及其分子机制，最后通过基因芯片技术及相关实验技术获得受钯离子调控的基因,并得到钯离子污染的生物标记物。另外，我们也将初步探讨钯离子与纳米钯对斑马鱼的毒性比较。本项目的实施将初步阐明钯离子对鱼类胚胎发育毒性的作用途径和分子机制，为钯离子的毒理学研究提供依据。

随着重金属钯在现代工业中越来越广泛的应用，钯以及相关的产品以各种途径进入并积累在生态环境特别是水生环境中。证据表明钯能够被人类以及其他生物摄入并具有毒性，从而引起广泛的关注。本研究采用斑马鱼为模型，通过体外暴露的方法研究钯离子在水生环境中对斑马鱼胚胎的毒性，找出斑马鱼对钯离子的敏感浓度，获得其毒性效应的阈值，进而研究钯离子对斑马鱼器官发育的影响及其分子机制。另外，我们也初步探讨钯离子与纳米钯对斑马鱼胚胎的毒性比较。.在不同浓度的钯离子溶液中，高剂量的钯暴露抑制斑马鱼胚胎发育，主要表现为斑马鱼胚胎孵化率降低，暴露组幼鱼体长变短，发育畸形（包括心脏畸形，卵黄囊畸形，心率减慢，尾部/脊索弯曲，发育迟缓和黑色素减少等），甚至导致斑马鱼胚胎存活率降低，胚胎死亡。在对器官发育影响方面，钯离子最为显着的作用是导致斑马鱼胚胎围心囊水肿，心率减少，这可能是导致斑马鱼胚胎死亡的主要原因。利用Real-time PCR技术发现，钯离子参与斑马鱼基因的表达调控，调节金属转运相关基因的表达水平，抑制抗氧化物酶的表达水平，促进Bcl2家族促凋亡基因表达诱导细胞凋亡。此外，我们通过对心脏发育相关的基因的mRNA表达水平进行检测，分析钯离子引起的心脏畸形潜在的作用机制。.另一方面，我们也对不同尺寸的纳米钯对斑马鱼胚胎的影响作了初步研究。实验表明，纳米钯具有胚胎致死毒性、能够降低胚胎孵化率并导致胚胎发育发生多种畸形，具有典型的剂量-效应关系，综合比较不同尺寸的致死性效应及非致死效应，我们认为30nm、50nm钯片的胚胎毒性较其他尺寸大，13nm、5nm次之，80nm的胚胎毒性最弱。利用Real-time PCR实验发现纳米钯可导致胚胎氧化损伤，促进细胞凋亡。.综上所述，我们的研究围绕着钯离子与纳米钯对斑马鱼胚胎发育及其分子机制，为了解和认识钯离子和纳米钯的对环境尤其是水生环境研究提供依据，并且通过对纳米钯的毒理学研究，为其纳米产品的安全应用具有指导意义。