【摘 要】
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环境污染物的复合毒性分析是评估多种化合物互作特性和揭示潜在复合毒性风险的重要研究方法,它对科学评估实际环境中污染物混合体的毒性效应化合物的环境风险具有重要意义。由于邻苯二甲酸酯(PAEs)具有内分泌干扰特性等健康风险,美国环保署(USEPA)已将其中6种PAEs列为优先控制污染物。药品及个人护理产品(PPCPs)是一类新兴污染物,具有对水生环境产生健康危害的风险。目前,已发表的报道很少深入揭示这些
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院重庆绿色智能技术研究院)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院重庆绿色智能技术研究院)
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环境污染物的复合毒性分析是评估多种化合物互作特性和揭示潜在复合毒性风险的重要研究方法,它对科学评估实际环境中污染物混合体的毒性效应化合物的环境风险具有重要意义。由于邻苯二甲酸酯(PAEs)具有内分泌干扰特性等健康风险,美国环保署(USEPA)已将其中6种PAEs列为优先控制污染物。药品及个人护理产品(PPCPs)是一类新兴污染物,具有对水生环境产生健康危害的风险。目前,已发表的报道很少深入揭示这些环境污染物的复合暴露毒性效应及其内在复合毒性机制。因此,本研究首次利用体内/体外试验模型揭示PAEs类和PPCPs类化合物的复合毒性效应及分子机制,并利用联合指数(CI)、独立作用(IA)和分子对接(MD)方法进一步评估和验证它们的联合毒理作用。现将本论文的主要研究结果总结如下:(1)在PAEs和磺胺类药物(SAs)中,邻苯二甲酸二-乙基己酯(DEHP)和磺胺甲恶唑(SMX)无论体内还是体外都表现出很高的毒性效应;与单个化合物暴露相比,PAEs中不同化合物或SAs中不同组分的联合暴露可产生更高的斑马鱼胚胎发育毒性,并扰动了解毒信号通路和下丘脑性腺轴(HPG)通路。其次,PAEs化合物中C2到C6和C11到C15的复合暴露可导致更高水平的细胞凋亡。此外,通过对不动杆菌(Acinetobacter sp.Tox2)的抑制作用研究,我们发现CI和IA模型预测SAs复合毒性作用在Fa=0.5时具有更强的协同作用,但对于PAEs则在Fa=0.5时具有最大的拮抗效应。另外,IA模型预测的PAEs和SAs对药物解毒途径及对HPG通路的复合毒性效应排序为:相加作用>协同作用>拮抗作用,表明这些化学物质诱导的斑马鱼体内毒性具有不同作用机制(Mo A)。利用MD模型对斑马鱼雌激素受体(ERα,ERβ)的分子对接的结果证实了PAEs具有多个与ERα和ERβ结合位点,其中DEHP与雌激素受体的结合能最高。(2)我们对PPCPs中非类固醇消炎药(NSAIDs)、抗生素和个人护理产品(PCPs)的化合物在环境相关浓度下(1和10μg/L)下进行长期联合暴露实验,并通过MD模型分析它们的潜在生殖毒性机制。研究结果发现处理后无论雄性和雌性斑马鱼的发育指数(如K-肥满度、GS-性腺指数、HS-肝胰腺指数)和组织学指标(如卵黄发生后期细胞和成熟精子细胞)与对照组相比显著降低。并且,雌鱼体内的类固醇激素受体(erβ,ar)、促性腺激素受体(fshβ,fshr,lhr,lhβ)和类固醇合成酶(cyp11a,cyp17,star,17βhsd,,3βhsd)等基因的表达水平显著上调。然而,在雄性斑马鱼中,vtg、cyp17和17βhsd的表达水平却显著下调,并且繁殖能力受到抑制。利用MD分析它们与斑马鱼类固醇激素受体(ERα,ERβ,AR)分子对接结果证明了NSAIDs(DIC、IBU)、抗生素类(ERY、SMX、CMP)和PCPs中三氯生具有雌激素类干扰作用,它们中与类固醇激素受体结合能最强分别为:SMX(-9.33 kcal/mol)、CBZ(-10.45 kcal/mol)和TRI(-14.78kcal/mol)。与单独暴露效应相比,PAEs和PPCPs(SAs、NSAIDs、抗生素类、PCPs)同类群内不同组分的联合暴露产生更强的毒理效应,特别是内分泌干扰毒性。这些结果对评估现实环境条件下不同污染物的复合毒性效应具有非常重要的现实意义。
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