两栖动物用于化学品甲状腺干扰作用研究的方法学及应用

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越来越多的证据显示,一些化学污染物具有甲状腺干扰作用,建立简便快捷、灵敏可靠的研究方法识别潜在的甲状腺干扰物具有重要意义。两栖动物变态发育是研究甲状腺干扰作用的良好模型,但总体来看,目前已有的方法存在敏感性的问题。另外,各国使用自己的本土两栖物种发展包括甲状腺干扰作用在内的毒性研究方法已成一种国际趋势。围绕以上问题,本论文开展以下研究:  1.OECD非洲爪蟾变态试验的优化及验证:2009年经济合作与发展组织(OECD)颁布了《两栖动物变态试验》导则,用以测试化学品对脊椎动物的甲状腺干扰作用。本论文以典型的甲状腺抑制剂甲巯咪唑为模式化合物,通过提前暴露起始的发育期和延长暴露时间对方法进行了优化,结果发现优化后的方法检测出的甲巯咪唑的最低效能浓度比OECD方法更低。论文进一步用另一典型的甲状腺干扰物高氯酸钠对调整后的方法进行验证,结果显示调整后的方法比原方法有更高的敏感性。  2.TH诱导的非洲爪蟾变态试验方法探索:一些化学品因化学结构与TH相似,而产生TH信号干扰作用。因此本文以TH诱导的非洲爪蟾变态模型为基础,建立了以48期蝌蚪肠中TH响应基因表达为基础的2天筛查试验方法和以形态学为基础的6天效应试验方法。在此基础上,以已知在转录水平上具有TH信号干扰作用的四溴双酚A(TBBPA)为模式化合物,对2天筛查试验进行了验证,结果发现TBBPA表现出对TH信号通路的双向剂量-效应关系。然后应用建立的方法检测出了低剂量的全氟辛基磺酸(Perfluorooctanesulfonate,PFOS)和全氟丁酸(Perfluorobutyric acid,PFBA)对TH信号的激活作用。  3.TBBPA的TH信号干扰作用及对TH依赖的发育的影响:虽然研究显示TBBPA可在体外通过转录水平干扰TH信号通路,但其对TH依赖的脊椎动物发育的影响还不清楚。本论文利用建立的6天效应验证试验和自然变态试验,对这一问题进行了研究。结果显示,即便低浓度的TBBPA也抑制了T3诱导的TH响应基因表达和形态学变化,并在10-1000 nmol·L-1的浓度范围内呈现明显的剂量-效应关系;单独暴露较高剂量的TBBPA则对变态呈现激活作用。在自然变态过程中对该结果进行了验证,发现当内源性TH处于高水平(57-66期)时TBBPA表现为TH拮抗剂,反之则为TH激活剂(51-56期)。这一研究提示TBBPA对TH依赖的脊椎动物发育的影响值得关注。  4.基于黑斑蛙的TH信号干扰测试方法的探索及应用:在使用本土生物种开发毒性测试方法的国际背景下,本论文选择已初步实现实验动物化的我国本土两栖种黑斑蛙为试验种,参考非洲爪蟾TH信号干扰2天筛查试验,建立了基于黑斑蛙的2天筛查试验。并用具有TH信号干扰作用的模式化合物TBBPA对此方法的可靠性和灵敏度进行了验证。利用建立的方法结合体外TR蛋白结合试验,检测出双酚A的替代品BPF和BPS同BPA一样具有TH信号干扰作用,因此其潜在的健康风险需要进一步研究。  总之,本论文以国际通用物种非洲爪蟾和我国本土两栖种黑斑蛙为试验动物,优化并建立了测试甲状腺干扰试验方法,为研究甲状腺干扰作用提供了技术支持;首次发现TBBPA通过TH信号对脊椎动物的发育的干扰作用呈现阶段依赖性,这一发现对于TH信号通路以及外源化合物的TH信号干扰作用的机制研究具有重要的意义;首次发现PFBA、BPS、BPF等几种新型污染物具有一定的TH信号干扰作用,其对脊椎动物TH依赖的生长发育的影响值得关注。
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