典型双酚A类污染物对黑斑蛙蝌蚪发育及成蛙雄性生殖毒效应机理的研究

论文摘要

四溴双酚A（Tetrabromobisphenol A,TBBPA）和四氯双酚A（Tetrachlorobisphenol A,TCBPA）是典型的持久性有毒环境污染物,主要用作阻燃剂且广泛存在于各种环境介质中。TBBPA和TCBPA已经被证明对动物有潜在的发育毒性和生殖毒性。以TBBPA和TCBPA为目标污染物,以黑斑蛙蝌蚪为研究对象,采用体内暴露的方法,研究TCBPA与TBBPA暴露对黑斑蛙蝌蚪外部形态参数、发育阶段、甲状腺激素含量和甲状腺激素相关基因表达的影响;以雄性黑斑蛙为研究对象,采用体内暴露的方法,研究TCBPA与TBBPA暴露对雄性黑斑蛙精巢功能、精巢组织结构形态、精巢氧化应激指标、性激素含量、性激素合成相关基因以及性激素受体基因表达的影响。Gosner 26期黑斑蛙蝌蚪暴露于100、250μg/L TBBPA与TCBPA 7,14和21天,黑斑蛙蝌蚪外部形态参数、发育阶段结果表明:（1）250μg/L TBBPA与TCBPA处理21天导致蝌蚪后肢长,尾长分别显著降低0.351倍与0.346倍,0.110倍与0.099倍。250μg/L TBBPA与TCBPA处理21天抑制了蝌蚪的生长;（2）250μg/L TBBPA与TCBPA处理21天后蝌蚪的平均发育阶段达到Gosner 34,与对照组相比,均延迟了2个发育阶段。Gosner 26期黑斑蛙蝌蚪暴露于100、250μg/L TBBPA与TCBPA 7,14和21天,黑斑蛙蝌蚪甲状腺激素含量和甲状腺激素相关基因表达结果表明:（1）250μg/L TBBPA与TCBPA处理21天诱导蝌蚪头部T4含量显著降低了0.45倍与0.39倍。TBBPA与TCBPA对黑斑蛙蝌蚪产生甲状腺内分泌干扰作用;（2）250μg/L TBBPA与TCBPA处理21天导致下丘脑-垂体-甲状腺（HTP轴）相关基因Dio2、TRα和TRβ相对表达量分别下调40.8%与24.2%、28.6%与20.9%、36.9%与25.3%。TBBPA和TCBPA通过Dio2的低水平表达限制蝌蚪脑组织产生TH,降低了激素调节的TR活性,导致了TRα和TRβ基因相对表达量降低,从而延迟了蝌蚪变态发育。雄性黑斑蛙暴露于0.001、0.01、0.1和1 mg/L TBBPA与TCBPA 14天,雄性黑斑蛙精巢功能、精巢组织结构形态以及氧化应激指标结果表明:（1）与相应对照组相比,1 mg/L TBBPA与TCBPA处理组精子活力、精子数量分别显著降低了10.3%与29.3%、51.5%与46.9%,1 mg/L TBBPA与TCBPA处理导致精子畸形率分别显著增加了39.7%与54.9%;（2）与相应对照组相比,1 mg/L TBBPA与TCBPA导致精巢组织ROS水平分别显著降低了21.17%与20.31%,1 mg/L TBBPA与TCBPA导致MDA、GSH含量分别显著下降了39.7%与9.36%、44.7%与37.7%;相关抗氧化酶CAT、GSH-PX活性分别显著降低了33.42%与24.29%、58.47%与41.93%,1 mg/L TBBPA与TCBPA导致抗氧化酶T-SOD活性显著增加了68.31%与43.35%,TBBPA与TCBPA导致ROS水平降低,并破坏了黑斑蛙精巢抗氧化系统稳态,表现出抗氧化特征;（3）HE染色结果发现TBBPA与TCBPA处理导致精子颈部肿胀,尾部异常凝集和缺失,溶酶体增多,大量液泡产生等;（4）透射电镜结果发现精子出现异常的液泡,生精细胞排列紊乱、分散脱落等情况。雄性黑斑蛙暴露于0.001、0.01、0.1和1 mg/L TBBPA与TCBPA 14天,雄性黑斑蛙精巢性激素含量、性激素合成相关基因以及性激素受体基因表达结果表明:（1）TBBPA与TCBPA诱导血清中T和E2激素含量显著增加,诱导LH和FSH含量显著降低,其中1 mg/L TBBPA与TCBPA处理血清中T、E2含量显著增加了72.16%与10.19%、24.29%与8.48%,1 mg/L TBBPA与TCBPA诱导血清中LH、FSH激素含量显著降低了42.83%与86.8%、26.67%与8.02%;扰乱了内分泌系统,导致精子形成障碍;（2）1 mg/L TBBPA与TCBPA导致性激素合成相关基因CYP11A1、CYP17A1和CYP19A1表达量分别显著上升了33.06%与89.24%、31.77%与8.71%、57.18%与26.04%;HSD17B3表达量显著下降了64.6%与50.7%,破坏了下丘脑-垂体-性腺（HTG轴）信号通路。TBBPA和TCBPA通过下调黑斑蛙精巢中HSD17B3的基因表达量反而增加了T的合成,通过上调CYP19A1的基因表达量增加了E2的合成;（3）1 mg/L TBBPA与TCBPA导致性激素受体基因AR表达量分别显著下降了84.55%与60.10%,ESR1表达量显著上升了65.2%与61.79%。TBBPA和TCBPA通过AR、ESR1基因表达异常引起黑斑蛙精巢内分泌紊乱,影响其精子形成,造成了严重生殖毒性。综上所述,TBBPA和TCBPA抑制蝌蚪后肢长、尾长的增长,延迟发育阶段,诱导甲状腺激素分泌紊乱以及HTP轴相关基因Dio2、TRα和TRβ表达异常,干扰了甲状腺内分泌系统,造成蝌蚪发育延迟。TBBPA和TCBPA导致精子形成障碍,造成精巢组织病理学损伤,破坏黑斑蛙精巢抗氧化系统稳态,诱导激素分泌紊乱,造成了严重生殖毒性。本研究结果为TBBPA和TCBPA对两栖动物种群的毒性作用提供新的科学依据和理论依据。

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致谢

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 引言

1.2 双酚A类污染物概述

1.2.1 双酚A类污染物来源与应用

1.2.2 双酚A类污染物的理化性质

1.2.3 双酚A类污染物在多介质环境中的分布

1.3 双酚A类污染物的毒效应

1.3.1 发育毒性

1.3.2 生殖毒性

1.3.3 免疫毒性

1.3.4 神经毒性

1.4 本文研究意义和研究思路

1.4.1 研究意义

1.4.2 研究思路

第二章 TBBPA与TCBPA对黑斑蛙蝌蚪生长发育的影响

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.2.1 供试材料

2.2.2 胚胎的获取与蝌蚪的饲养

2.2.3 暴露实验

2.2.4 蝌蚪体长、尾长、体重和后肢长的检测

2.2.5 蝌蚪发育阶段的统计

2.2.6 统计方法

2.3 结果

2.3.1 TCBPA与TBBPA对黑斑蛙蝌蚪生长的影响

2.3.2 TCBPA与TBBPA对黑斑蛙蝌蚪发育阶段的影响

2.4 讨论

2.5 结论

第三章 TBBPA与TCBPA对黑斑蛙蝌蚪生长发育影响的机理研究

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.2.1 供试材料

3.2.2 胚胎的获取与蝌蚪的饲养

3.2.3 暴露实验

3.2.4 甲状腺激素T3和T4 的测定

3.2.5 HTP轴涉及的相关基因表达的测定

3.2.6 统计方法

3.3 结果

3.3.1 TCBPA与TBBPA对黑斑蛙蝌蚪甲状腺激素T3和T4 的影响

3.3.2 TCBPA与TBBPA对Dio2和Dio3基因相对表达量的影响

3.3.3 TCBPA与TBBPA对TRα和TRβ基因相对表达量的影响

3.4 讨论

3.5 结论

第四章 TBBPA与TCBPA对雄性黑斑蛙精巢功能及组织学损伤的研究

4.1 前言

4.2 材料与方法

4.2.1 供试材料

4.2.2 实验动物及处理

4.2.3 精子数量、活力和畸形率分析

4.2.4 精巢细胞超微结构观察

4.2.5 精巢组织形态学观察

4.2.6 精巢氧化损伤相关指标的测定

4.2.7 统计方法

4.3 结果

4.3.1 精子数量、活力与畸形率分析

4.3.2 生精支持细胞微结构观察

4.3.3 精巢组织形态学的观察

4.3.4 对精巢组织氧化损伤相关生化指标的影响

4.4 讨论

4.5 结论

第五章 TBBPA与TCBPA对雄性黑斑蛙生殖内分泌干扰机理研究

5.1 引言

5.2 材料与方法

5.2.1 供试材料

5.2.2 实验动物及处理

5.2.3 血清中激素含量的测定

5.2.4 精巢中生殖相关基因表达的测定

5.2.5 统计方法

5.3 结果

5.3.1 血清中激素水平的分析

5.3.2 CYP11A1、CYP17A1、HSD17B3、CYP19A1 性激素合成基因表达

5.3.3 雄激素受体AR与雌激素受体ESR1 基因表达

5.4 讨论

5.5 结论

第六章全文总结、创新点与展望

6.1 全文总结

6.2 创新点

6.3 展望

参考文献

作者简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杜琼霞

导师: 贾秀英,张杭君

关键词: 黑斑蛙,黑斑蛙蝌蚪,生长发育,生殖毒性

来源: 杭州师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,农业科技

专业: 生物学,环境科学与资源利用,水产和渔业

单位: 杭州师范大学

分类号: S917.4;X171.5

总页数: 95

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典型双酚A类污染物对黑斑蛙蝌蚪发育及成蛙雄性生殖毒效应机理的研究

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