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多环芳烃(PAHs)是一类广泛分布并稳定存在于自然环境中的含两个以上苯环的有机污染物。苯并(a)芘(B(a)P)分布广泛,性质稳定,致癌性强,是PAHs中最具代表且研究最多的毒物之一,目前也已成为国内外环境监测的重要指标之一。B(a)P具较高的亲脂性,一旦进入海洋环境易累积在生物体和沉积物中,对底栖生物产生短期或长期的毒性效应。B(a)P对脊椎动物如鱼类等已有相当多的毒性及相关机制报道,而无脊椎方面却很少有所涉及。多毛类动物如沙蚕科动物在海洋食物链中的是一个重要环节,在整个海洋食物网中占有重要位置,在海洋生态系统的物质循环和能量流动中起着重要作用,是海洋生物调查的重要组分,是沿海国家最常见、最具经济价值的海洋动物。本研究以水陆交错带栖息常见无脊椎动物多毛类优势种多齿围沙蚕为研究对象,以PAHs的典型污染物苯并(a)芘为污染物,以海水和溶剂DMSO作为对照,以2.5μg/L和50μg/L B(a)P对多齿围沙蚕进行14天毒性暴露,研究发现多齿围沙蚕表现出明显的对苯并(a)芘的毒性响应,包括脂质过氧化、抗氧化酶系统和解毒酶系统的诱导、DNA损伤、凋亡和组织病理学变化等。脂质过氧化方面,2.5μg/L和50μg/L B(a)P暴露组MDA含量均极度显著的升高(P<0.01),说明沙蚕在2.5μg/L和50μg/L B(a)P暴露时均出现显著的脂质过氧化。抗氧化系统酶方面,低浓度B(a)P(2.5μg/L)时SOD(P<0.01)、GSH-PX(P<0.05)和GST(P<0.05)活性被显著性诱导;而GSH(P<0.01)被显著性抑制。高浓度B(a)P(50μg/L):SOD(P<0.01)、CAT(P<0.01)、GR(P<0.01)、GSH-PX(P<0.01)活性被显著性诱导;而GSH(P<0.01)同样被显著性抑制。解毒酶方面,I相解毒酶系统-CYP450基因CYP2u、CYP3A和CYP4A在分子水平上均表现不同的诱导:经实时定量PCR检测,CYP2u、CYP3A和CYP4A在2.5μg/L B(a)P时均出现极度显著性诱导(P<0.01),分别为对照的23.3、23.5和1203倍;CYP3A在50μg/L B(a)P的水平与2.5μg/L B(a)P时相比显著性下降,但仍为对照组的6倍。而高浓度B(a)P (50μg/L)组,CYP2u、CYP3A和CYP4A基因分子水平的显著性下降(P<0.01),基本处于对照组水平。2.5μg/L和50μg/L B(a)P对CYP4B基因在分子水平上无明显变化,说明在B(a)P对沙蚕的毒性暴露阶段,CYP4B基因可能不参与细胞色素P450的解毒效应。II相解毒酶-GST在酶活性上进行了探讨:2.5μg/L B(a)P对GST出现显著性诱导(P<0.01),50μg/L B(a)P虽未出现显著性,但与对照组相比仍增加2.31倍。通过采用Tunel Assay法和DNA Laddering法研究B(a)P对多齿围沙蚕DNA损伤情况。Tunel Assay法分析检测到2.5μg/LB(a)P组出现少量凋亡细胞;50μg/L B(a)P组则出现大量凋亡细胞,且主要集中于体腔内。DNA Laddering法检测2.5μg/L B(a)P组沙蚕总DNA未出现明显断裂,亦未出现180bp-laddering现象;50μg/L B(a)P组沙蚕总DNA出现明显断裂和损伤,但不是显著180bp-laddering现象。多齿围沙蚕凋亡相关基因如Caspase8和PDCD10基因分子水平上,低浓度B(a)P(2.5μg/L)均显著性诱导(P<0.01),高浓度B(a)P(50μg/L)时,Caspase 8和PDCD10基因无明显变化。常规HE染色组织病理学观察发现,经过14天毒性暴露后,B(a)P对多齿围沙蚕的毒性效应主要体现在肌肉外层(纵肌层)和体腔细胞。2.5μg/L B(a)P组与对照相比均有所明显增厚,肌肉外层(纵肌层)显著性增厚,肌肉内层(环肌层)无明显变化;50μg/L B(a)P组与对照相比,肌肉外层(纵肌层)出现多层环绕,肌肉层显著性增厚,肌肉内层(环肌层)亦无明显变化。2.5μg/L B(a)P组体腔细胞大多破裂,仅剩细胞空壳,出现细胞簇;50μg/L B(a)P细胞完全破裂,空壳明显增多,无细胞簇现象,胞内物质聚集形成淀粉层。本研究首次以底栖无脊椎动物多毛类优势种多齿围沙蚕为研究对象,以PAHs的典型污染物苯并(a)芘为暴露物,经过14天毒性暴露,多齿围沙蚕表现出对B(a)P显著性的毒性响应。苯并(a)芘进入生物机体后,先经过一系列的代谢过程形成中间或终产物,刺激多齿围沙蚕机体内部产生ROS,如:02-、H2O2、HO·等,间接对机体内产生氧化损伤,如脂质过氧化的出现(MDA显著性升高);进而抗氧化酶系统的显著性升高,如SOD、CAT、GSH、GR、GSH-PX等;体内两相解毒酶的显著性升高:I相解毒酶-细胞色素P450基因水平显著性升高;II相解毒酶-GST酶活性显著性升高;最后导致DNA损伤严重、细胞凋亡的出现和相关凋亡基因分子水平;组织病理学分析观察亦见到明显的病理学变化。本研究首次将Real-Time PCR等相关分子手段运用到无脊椎动物多齿围沙蚕的毒性响应的研究中,弥补了该项工作的空白,为潮间带环境污染修复和底栖生物毒理性研究等工作提供理论依据,并为水陆交错带的生态毒理学研究方法及其理论发展提供新的思路。