PAE对九孔鲍雄性生殖机能的损伤及作用机制研究

邻苯二甲酸酯（PAE）是近海环境中一类典型的持久性有机污染物，被视为环境内分泌干扰剂，具有类似雌激素的生物效应。现已证实PAE对水生生物（尤其是雄性）的生殖能力造成严重损害，并对生物多样性构成潜在威胁。近年来，有关生殖机能障碍的形成机制成为了研究的热点，并取得了一定进展。然而，从生殖事件上系统阐明PAE毒性机理的研究还相对缺乏。据此，本课题在前期工作的基础上，以九孔鲍为受试生物，应用分子生物学、差异蛋白质组学和代谢产物分析等方法，研究环境浓度下PAE对生殖腺发育（激素调节、功能蛋白应答、生理代谢特征），配子发生（生精障碍的表型与机理）以及受精行为的影响，来揭示PAE 致九孔鲍雄性生殖机能的损伤效应与作用机制。同时，结合对精子DNA形态、染色体畸变的检测，探索生殖损害潜在的遗传毒性和跨代表现。课题研究旨在强化对雄性生殖毒理机制全局性的理解；并藉此为视窗，为海洋生物资源的衰退提供理论依据。

以腹足动物-九孔鲍为受试生物，研究了典型邻苯二甲酸酯（phthalate acid esters，PAEs）对雄性九孔鲍生殖机能的影响，包括成体的繁殖行为，配子的发生，胚胎发育以及子代的发育特征等。研究方法包括差异蛋白组学、非特性免疫指标、组织病理、电镜观察、分子克隆以及代谢产物分析。结果表明PAEs 的暴露能干扰机体的繁殖行为、精子的成熟；电镜照片显示精子顶体、外膜精细结构出现形态异常；后续的生殖细胞（配子）发育出现畸形和发育滞后。生殖毒性的分子机制中，我们首先克隆了与生殖事件相关的功能基因PC1和17B-HSD，随后以5种邻苯二甲酸酯（DBP，DEP，DMP，DOP以及DEHP）为材料，考察了这些物质对九孔鲍胚胎发育的影响。结果表明，PAEs能明显降低胚胎的孵化率，增加发育畸形率，并影响正常的变态过程。毒理机制主要是PAEs扰乱了离子稳态、渗透平衡以及氧化应激从而使膜受损。同时对细胞发育周期的调节蛋白CB 和 CDK1 进行了RT-PCR检测，发现内分泌干扰物扰乱了正常的细胞周期。在获得基因水平的证据后，进一步采用蛋白组和代谢分析的方法验证了PAE损伤的功能机制，蛋白表达谱中发现24个差异蛋白点，这些蛋白按照功能分类主要分为五类，包括脱毒、抗氧化应激、激素调节、胞内代谢以及免疫防御。酶学实验中发现PAE的暴露使得细胞溶菌酶水平以及过氧化物酶活力明显降低，表明PAE损害了九孔鲍的适应能力。代谢产物的分析中发现PAE扰乱了九孔鲍的能量代谢、脂代谢以及氨基酸代谢，并引发性腺组织的器质性损伤。总体的研究结果显示生殖毒害的损伤程度与PAE的暴露浓度相关，呈现剂量依赖性；其毒害的机制具有类似雌激素的作用，九孔鲍对不同的PAEs物质有不同的敏感性。本次课题研究的结果从基因-细胞-功能蛋白水平对PAE的毒害效应有了较为全面的认识，对帮助海洋生物多样性的保护具有理论借鉴意义；后续的研究将会在毒害效应的跨代表现与物种退化的相关机制上做进一步的工作，以延续和完善研究的内容。