高氯酸盐对鱼肝原代培养细胞的毒性效应及分子机理研究

高氯酸盐是一种具高稳定性、高溶解性、强扩散性的持久性新型有毒污染物, 摄入机体后影响和抑制机体代谢和生长发育。其环境污染、暴露途径、生态风险及健康效应已成为当前环境科学、化学、生物学和医学研究的热点问题之一。目前，高氯酸盐对机体损伤及健康效应研究主要集中在其对甲状腺功能影响及细胞毒性效应方面，但其对肝功能影响及细胞毒性效应研究却鲜见报道，深入研究其对肝细胞毒性效应及分子机理对深刻揭示高氯酸盐的生物毒性效应及分子机制具有重要的科学意义。本申请项目拟建立高氯酸盐对鱼肝原代培养细胞作用试验体系研究高氯酸盐细胞毒性效应及分子机理，揭示其作用下的细胞形态特征变化规律，探讨其氧化胁迫作用及分子机理，研究其对细胞的离子转运系统的作用效应及分子机理、探明其相关基因的表达和转录机制、并深入研究其诱导细胞凋亡的作用效应及分子机理。为进一步研发高氯酸盐对机体损伤及毒性作用的早期预报技术和方法提供理论和实验依据。

高氯酸盐是一种高稳定性、高溶解性、强扩散性的新兴持久性有毒污染物，其暴露途径、生态风险及健康效应已成为环境科学研究的热点问题之一。.本项目选择鲫鱼作为研究对象建立了鲫鱼肝脏原代培养细胞实验模型。研究结果表明：.（1）较高浓度高氯酸盐显著降低细胞活力，但未改变细胞及线粒体代谢产热曲线的基本特征；在鲫鱼肝脏原代培养细胞代谢产热过程中，其活性恢复速率常数k值随高氯酸盐浓度增加而降低；较低浓度高氯酸盐可促进鲫鱼肝脏离体线粒体活性恢复，当高氯酸盐浓度达10 mmol/L时其促进作用骤降。.（2）较高浓度高氯酸盐可致鲫鱼肝脏原代培养细胞膜肿胀变形，甚至破裂，部分细胞微绒毛脱落；线粒体变性明显，部分线粒体外膜肿胀至破裂，内腔肿胀，甚至空泡化，或出现嵴减少症状；糙面内质网扩张、甚至碎裂或解离；高氯酸盐对细胞内部微结构的损伤程度大于其对细胞外部形态的损伤；此外，较高浓度高氯酸盐破坏鲫鱼肝脏原代培养细胞膜系统，降低细胞膜流动性并增强其透性，同时降低细胞Na+/K+-ATPase和Ca2+/Mg2+-ATPase活性，导致鲫鱼肝脏原代培养细胞内Ca2+离子含量增加，K+离子含量降低。.（3）较高浓度高氯酸盐可诱导鲫鱼肝脏原代培养细胞活性氧生成，导致细胞膜发生脂质过氧化；较高浓度高氯酸盐导致细胞总抗氧化能力降低，其中，CAT和POD活性被抑制；SOD活性被低浓度高氯酸盐抑制而被高浓度高氯酸盐激活；GSH-Px活性未受影响。.（4）高氯酸盐浓度达1mmol/L-10 mmol/L时可诱导鲫鱼肝脏原代培养细胞凋亡。高氯酸盐可损伤鲫鱼肝离体线粒体抗氧化能力，增大线粒体通透性转运孔开放程度，降低线粒体膜电位，诱导线粒体DNA碎片生成，降低线粒体呼吸链酶复合体Ⅰ和复合体Ⅳ活性，同时可致线粒体内Ca2+离子外流。.（5）高氯酸盐诱导鲫鱼肝脏原代培养细胞凋亡与线粒体受损有关，在较高浓度高氯酸盐作用下，鲫鱼肝脏原代培养细胞Bcl-2表达量减少，而Bax表达量维持不变，且Bax与Bcl-2表达量比值上调；caspase-3、caspase-9、Cytc等表达量均增加，未见AIF表达量改变。较高浓度高氯酸盐诱导鲫鱼肝脏原代培养细胞凋亡可能与Bax/Bcl-2比值上调及caspase-3、caspase-9、Cytc表达量增加有关。高氯酸盐可通过线粒体途径诱导鲫鱼肝脏原代培养细胞凋亡。