壬基酚对玫瑰无须鲃及牙鲆鳃细胞系的毒性效应
壬基酚(Nonylphen01)是烷基酚聚氧乙烯醚(APE)的降解产物，由于APE的广泛应用而使壬基酚普遍存在于水生生态环境中，壬基酚因其毒性强、不易降解等特点己引起了人们的高度重视。本文以玫瑰无须鲃精子、牙鲆鳃细胞系、玫瑰无须鲃成体及其胚胎为模型从体外、体内两个检测系统探讨了壬基酚的毒性效应及其致毒机理，并为玫瑰无须鲃作为环境毒理学研究中的模式动物提供了理论依据。
首先，探讨了壬基酚对玫瑰无须啬巴(Puntius conchonius)精子的体外毒性。研究发现：(1)在实验浓度(2、4、8、16和32 μmol／L)范围内，壬基酚对玫瑰无须<鱼巴>精子的运动都具有明显的抑制作用，且抑制作用与壬基酚浓度和作用时间成正相关：(2)经壬基酚处理后的精子细胞，其形态结构发生了明显改变，如细胞膜变得粗糙甚至局部发生破裂、细胞核的电子密度增大、线粒体明显膨胀、嵴减少或溶解。这些结果说明，玫瑰无须鲃精子对壬基酚的毒性非常敏感，它可作为快速检测壬基酚细胞毒性的指示生物，同时也说明壬基酚主要是通过破坏线粒体及细胞膜的结构，影响能量的产生以及其它代谢活动，进而抑制精子的运动。
第二，从细胞增殖能力、细胞形态、细胞超微结构以及抗氧化系统的变化等方面探讨了壬基酚对牙鲆(Paralichihys olivaceus)鳃细胞系(FG)的体外细胞毒性。研究发现：(1)壬基酚在(10、20、30和40pmol/L)浓度范围内抑制了FG细胞的生长，改变了细胞形态；(2)壬基酚影响了抗氧化系统中抗氧化酶的活性以及超氧阴离子的含量。经壬基酚处理后的FG细胞，超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和过氧化物酶(CAT)的活性均受到显著抑制，而超氧阴离子的含量明显升高；(3)壬基酚也使FG细胞的超微结构发生了改变，表现为线粒体嵴的膨胀溶解，溶酶体的增多，内质网的空泡化以及核糖体的脱落等。这些实验结果说明：壬基酚破坏了FG细胞的抗氧化平衡，引起活性氧的大量积累，从而使细胞超微结构发生改变，影响了细胞的生长。这是将海水鱼细胞系用于壬基酚体外细胞毒性检测中的首次报道。
第三,以玫瑰无须缶巴成体为实验材料,我们从壬基酚的急性毒性与亚急性毒性下的组织病理学的变化探究了壬基酚的毒性效应及其致毒机理。研究结果显示:(1)壬基酚对玫瑰无须鲃具有急性毒性,壬基酚对玫瑰无须鲃成体96 h的LC50是1.72±0.06μmol/L;(2)在壬基酚亚急性毒性下,玫瑰无须囟巴的卵巢和精巢指数显著降低,而肝脏和肾脏指数变化不明显。这说明壬基酚行使毒性作用的主要靶器官是性腺;(3)亚急性毒性下玫瑰无须鲃的鳃、肾脏、肝脏、精巢和卵巢都发生了明显的组织学变化,说明壬基酚的毒性效应不仅作用于性腺,而且对其它非生殖组织也有损伤。以上结果说明壬基酚不仅通过与雌性受体结合干扰内分泌系统,可能还通过其它途径对鱼产生影响。另外,我们可以看出玫瑰无须鲃是研究壬基酚毒性效应的一种良好模式动物,最后,我们探讨了壬基酚对玫瑰无须鲃的胚胎发育毒性。结果表明:(1)壬基酚对玫瑰无须鲃胚胎具有急性毒性,并随着壬基酚对胚胎作用时间的减短,其LC50值逐渐增加。从卵裂到孵化期的LC<,50>值为7.55士0.22μtmol/L,而从成体节期染毒到孵化期的LCso值为10.77±0.08 gmol/L;(2)不同胚胎发育阶段对壬基酚的敏感度不同。玫瑰无须鲃胚胎对壬基酚最敏感的阶段是成体节期,其次是卵裂期与囊胚期,较不敏感的是原肠胚;(3)玫瑰无须鲃巴胚胎对壬基酚较敏感的毒理学终点为卵凝结、脊柱畸形以及不孵化,并且壬基酚对胚胎发育有阻滞效应。这说明壬基酚主要影响胚胎的后期发育,使孵化迟缓以及脊柱畸形。另外,玫瑰无须鲃胚胎是评价壬基酚毒性效应的理想模型之一。
总之,玫瑰无须鱼巴精子、牙鲆鳃细胞系、玫瑰无须鲃成体及其胚胎在壬基酚毒性测试和评价方面各有所长。从结果可以看出它们对壬基酚的敏感性不同,成体鱼最敏感,其次是胚胎与精子,最后是牙鲆鳃细胞系。另外,我们将鲤科鱼类一玫瑰无须鱼巴作为模式动物应用到环境污染物的毒性检测中,得到了很好的效果,为玫瑰无须鲃成为研究环境毒理学和发育生物学的模式动物提供了理论依据。
壬基酚;毒性效应;玫瑰无须鲃;牙鲆鳃细胞系
中国海洋大学
博士
海洋生物学
张士璀
2006
中文
Q959.478
110
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）