PFOS对不同生长阶段海水青鳉鱼的内分泌干扰毒性机制研究

PFOS is an emerging persistent organic pollutant which is widely distributed in the marine environment, however, the mechanism about its endocrine disturbance to the marine organisms has not yet been systematically investigated. Therefore, the PFOS exposure concentrations based on the environmental relevant concentrations in the coastal waters and widely used in the lab experiments will be conducted in this project. The marine medaka at the different development stages of embryos, juvenile,and adult fish will be selected. The kinetics of uptake and accumulation of PFOS in the embryos,juvenile and adult fish will be explored. On this basis, the expressions of related sensitive genes and proteins included in the ER, AHR and PPAR pathways will be systematically studied, which is aim to illustrate the relationships of these three pathways and the detailed molecular toxicology mechanisms of endocrine disrupting properties of PFOS. Meanwhile, the gonads of juvenile and adult fish will be taken as primary targets to explore the distributions and expressions of the sensitive genes and proteins in the gonads. Moreover,the histologic sections and scanning electron microscope will be conducted to study the histopathological changes, in particularly, the critical question about whether the PFOS can induce the imposex of marine medaka or not and its potential mechanism will be our most concerned. Consequently, the toxic kinetics, molecular toxicology and pathological mechanisms will be jointly together to clarify the toxicology mechanism of endocrine disrupting property of PFOS.

PFOS是一类在海水环境中广泛分布的持久性有机污染物，但其对海洋生物的内分泌干扰毒性机制尚缺乏系统的研究。因此，本项目以PFOS在近海海水中的环境浓度及实验室常用暴露浓度为参考暴露剂量，选取海水青鳉鱼的不同生长阶段（胚胎期、幼鱼期、成鱼期），探索PFOS在胚胎及鱼体内吸收富集的动力学过程，系统研究ER、AHR和PPAR三条通路上相关敏感基因和蛋白在胚胎及鱼体内表达量的变化，阐明这三条通路之间的相互关系，揭示PFOS内分泌干扰的分子毒理学机制。同时，以幼鱼和成鱼的性腺为重点研究对象，探索PFOS对敏感基因和蛋白在性腺中的分布和表达的影响，并结合组织切片和扫描电镜对PFOS造成性腺的病理学损伤区域进行研究，重点探明PFOS是否可引发性畸变现象及其引发的主要部位和潜在的病理学机制。最终结合PFOS的动力学、分子毒理学和病理学损伤机制共同对PFOS的内分泌干扰机制进行系统的阐述。

全氟辛烷磺酸盐（PFOS）是一类新型持久性有机污染物，在环境及人体中广泛分布，但其对海洋生物的内分泌干扰机制目前尚不明确。本项目利用海水青鳉为模型，重点研究PFOS对其不同生长发育阶段所产生的毒性效应及潜在的毒理学机制。首先研究PFOS在海水青鳉不同生长阶段的动力学过程，得到胚胎对PFOS的吸收速率(kw)和净化速率（ke）均高于淡水鱼类。同时，PFOS暴露加剧了胚胎表面绒毛膜的损伤程度，从而使污染物更易进入胚胎，对幼鱼的正常生理功能造成损伤。成鱼对PFOS的富集则具有明显的性别差异，PFOS在雌鱼的各大器官中均有分布，但其富集量没有显著性差异；PFOS在雄鱼体内则主要富集在肝脏中，而在其它器官中没有明显富集。其次，本项目通过观察各项生理学指标发现，不同浓度PFOS暴露显著提高了胚胎的孵化率并缩短了孵化时间，但提前孵化幼鱼在一周内的成活率显著下降。较高浓度PFOS暴露导致幼鱼心房和心室发生肿大，这可能是造成幼鱼SV-BA距离增加及心律失常的重要原因。同时，PFOS暴露造成刚孵化幼鱼的畸形率显著升高，包括脊椎弯曲、胸部和腹部水肿及两者同时出现。在青年期，PFOS胚胎期暴露导致鱼体成活率、体长和体宽等指标发生显著下降。在成年期，PFOS暴露促使成鱼的肝体指数比（HSI）发生显著升高，肝脏中一系列和免疫反应相关基因mRNA的表达量发生显著改变，并且导致肝细胞的细胞核发生肿大及形态受损，表明PFOS暴露对各生长阶段海水青鳉的肝脏具有一定的损伤作用。. 胚胎经不同浓度的PFOS暴露后，ER、AHR和PPAR通路上的相关基因表达量均发生显著改变，并表现出时间差异。同时，VTG1, chg H, chg L和PPARα互相之间具有相互协同的作用，而ER与AHR这两条途径则相互抑制。此外，本项目通过原位杂交发现，PFOS暴露导致VTG1基因在胚胎幼鱼的卵黄囊和腹部区域表达程度有所增强，进一步证实PFOS的雌激素效应。病理学切片发现，PFOS胚胎期暴露后导致雌鱼卵巢中成熟卵母细胞的数量增多，但前体卵母细胞的数量有所减少；造成雄鱼睾丸的体积缩小，精母细胞数量减少，精原细胞发生萎缩凋亡。透射电镜发现，PFOS暴露导致雌雄鱼性腺中线粒体结构和形态遭到破坏，表明性腺是PFOS产生毒性效应的重要靶器官。