孕激素类污染物对斑马鱼的内分泌干扰效应和繁殖的影响

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环境化学分析监测表明,孕激素类物质广泛存在于水体中,其含量可达每升几十纳克。孕激素类物质具有较强的生物学活性,是近年来才受到关注的“新兴污染物”。然而,孕激素类污染物以及与其他激素类污染物对鱼类的生态毒理学效应以及潜在环境风险了解的很少。为此,本研究以人肾上腺皮质瘤细胞(H295R)为离体模型,比较了三种典型孕激素——孕酮(Progesterone,P4)、醋酸甲地孕酮(Megestrol acetate,MTA)和左炔诺孕酮(Levonorgestrel,LNG)对类固醇激素合成的影响;同时,以斑马鱼(Danio rerio)为活体模型,研究了我国水体中环境相关剂量的MTA对斑马鱼内分泌系统的干扰效应和繁殖的影响;最后,评价了MTA与人工合成雌激素(炔雌醇)(EE2)复合暴露对斑马鱼的内分泌干扰效应和繁殖的影响。主要结果如下:  1.本文比较三种孕激素对H295R细胞的类固醇激素合成的影响,主要分析了其对睾酮(Testosterone,T)、雌二醇(Estradiol,E2)、醛固酮(Aldosterone,Ald)和皮质醇(Cortisol,Cor)含量的影响。结果发现:在性激素合成方面,P4(≥3μM)和MTA(≥0.03μM)对睾酮(T)和雌二醇(E2)合成具有促进作用,但两者对E2合成的促进作用弱于LNG; P4和MTA分别在≥1μ M和≥0.3μM时显著抑制T的合成,而LNG只在0.03~0.3μM时对T合成量有显著抑制作用。在皮质激素合成方面,P4对醛固酮(Aldosterone,Ald)合成的促进作用要强于对皮质醇(Cortisol,Cor)的促进作用;MTA在≥3μM时抑制Cor合成,在0.03~0.1州时促进Ald的合成;LNG则对皮质激素(Cor或Ald)无显著影响。综合来看,LNG对E2的合成具有显著促进作用;P4和MTA对T的合成具有显著抑制作用;MTA对Cor的合成具有显著抑制作用;P4则对Ald的合成具有显著促进作用。  2.本文研究MTA(0、33、100、333和666 ng/L)对斑马鱼成鱼的内分泌干扰效应和对繁殖的影响,结果发现,经MTA暴露的斑马鱼,其血浆中的雌二醇,睾酮和11-酮基睾酮(11-Ketotestosterone,11-KT)水平受到显著抑制,表现出较强的内分泌干扰效应;MTA主要下调下丘脑-垂体-性腺轴(HPG轴)中相关基因(如孕激素受体基因等)的转录水平,从而干扰了HPG轴对生殖和内分泌的正常调控作用;MTA(666 ng/L)暴露引起产卵量显著下降,并抑制雌、雄鱼性腺中配子的形成和成熟。  3.本文进一步研究了MTA与EE2复合暴露(33 ng/L MTA+5 ng/LEE2;100 ng/L MTA+15 ng/L EE2;666 ng/L MTA+100 ng/L EE2)对斑马鱼繁殖的影响。结果表明,5 ng/L EE2,33 ng/L MTA单独暴露或者两者复合暴露并不影响雌鱼产卵量;与各自单独暴露相比,较高浓度的复合暴露(100 ng/L MTA+15ng/L EE2和666 ng/L MTA+100 ng/L EE2)均引起产卵量显著下降,表现出复合暴露加强了对斑马鱼繁殖的抑制作用;同时,MTA和EE2单一或复合暴露条件下均显著抑制性激素(E2,T和11-KT)含量,并且复合暴露时比单独暴露时的抑制程度要大。组织形态学变化表明,复合暴露组的雌、雄鱼配子形成和成熟过程受到了显著抑制作用。  本研究结果表明,P4、MTA和LNG能够显著干扰类固醇激素合成。环境相关剂量的MTA暴露显著干扰斑马鱼的内分泌系统并影响繁殖。与单一暴露相比,MTA与EE2复合暴露显著增强了对斑马鱼生殖内分泌系统的干扰效应。
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