多环芳烃(PAHs)是一类广泛分布于环境中的持久性有机污染物(POPs)。众多研究表明，PAHs不仅具有较强的致癌、致畸和致突变性，还具有胚胎发育毒性，尤其是心脏发育毒性。但到目前为止， PAHs心脏毒性的研究多集中于高浓度的急性暴露，而对环境浓度的PAHs暴露是否会同样的引发心脏发育毒性，研究还甚少;且关于低环数的PAHs的心脏发育毒性机制研究尚不清楚。本研究分别选取3环的菲(Phe)和4环的芘(Pyr)，在环境水平(0，0.05，5，50 nM)暴露斑马鱼(Danio rerio)胚胎，应用生态毒理学和分子生物学技术检测在胚胎发育过程中其对心脏发育的毒性效应，旨在探讨:(1)环境浓度的Phe、Pyr暴露是否同样会引发心脏发育缺陷;(2)比较Phe、Pyr暴露对鱼类心脏发育毒性效应的差异;(3)比较分析其可能的作用机制。结果显示:　　 1)斑马鱼受精卵在环境水平的Phe暴露下，在胚胎发育过程中，各处理组心脏均产生一定的畸形，且总的心脏畸形率呈显著性上升，主要畸形特征表现为:心包囊水肿、心房与心室重叠减少、心室扩大等。通过HE染色等组织学方法分析显示，Phe暴露能引起斑马鱼胚胎心室腔变大，心室壁变薄，心室心肌细胞层胶原含量增加等畸形。同时，与心脏形态形成相关的MMP-9基因，不论是转录水平、蛋白水平还是蛋白活性均呈显著性上升，且通过使用MMP-9抑制剂特异性的抑制MMP-9活性，Phe暴露引发的心脏发育缺陷在很大程度上得到了缓解。另外，心室细胞层中，在心肌纤维化过程中与胶原合成密切相关的调控因子TGF-β的表达也呈显著性上升。这些结果表明，Phe暴露可能通过诱导MMP-9表达、增加MMP-9活性，促进心肌细胞间质ECM降解、导致腔室壁变薄;Phe暴露同时诱发TGF-β1调节的胶原合成的增加，最终导致心脏畸形。　　 2)环境浓度的Phe暴露不仅对心脏形态发育产生不良影响，同时也导致心脏机能障碍。Phe暴露72h，各处理组心跳速度呈显著性上升，且表现出严重的不规律性，舒张/收缩末期容积(EDV、ESV)上升，每搏输出量(SV)下降，心输出量(CO)减少等。通过体外暴露大鼠心肌细胞研究发现，Phe暴露导致细胞胞浆内Ca2+滞留严重，Ca2+浓度呈显著性上升，而肌浆网内储存的Ca2+则明显减少;肌浆网钙泵ATP酶SERCA2a基因转录水平、蛋白表达及其活性均显著性下降;另外，SERCA2a的一个重要调节因子Tbx5的表达也显著性下降。这些结果表明，Phe可能通过抑制Tbx5表达，使得SERCA2a表达降低，心肌细胞肌浆网对胞浆中Ca2+摄取减少，胞浆中Ca2+滞留而扰乱了心肌细胞内钙离子平衡，最终导致收缩、舒张紊乱并引发心率不齐。　　 3)环境浓度的Pyr暴露引发与Phe类似的心脏发育毒性，如:心包囊水肿，心脏非正常环化，心室壁变薄，心室细胞层胶原含量增加，心跳加快等。但是Pyr暴露72h，EDV、ESV均表现出不同程度的下降趋势，且都在50 nM呈显著性下降，SV在50 nM处理组显著性减小，CO则没有发生明显的变化。然而，在作用机制上Pyr和Phe却不尽相同，Pyr暴露并不会引起斑马鱼胚胎MMP-9基因表达的变化，Bmp2b，Nkx2.5基因的表达却都呈显著性下降。因此，Pyr暴露可能是通过影响Bmp2b的表达调节Nkx2.5，从而影响心脏心肌细胞的分化，进而导致心脏发育缺陷。　　 综上所述，本研究表明环境浓度Phe和Pyr暴露均能引发类似的心脏发育毒性，但在作用机制上两者却不尽相同。Phe主要是通过MMP-9介导的相关途径诱发心脏发育缺陷和通过扰乱心肌细胞Ca2+平衡引发心脏功能障碍，而Pyr可能是通过Bmp2b-Nkx2.5途径而发生作用的。