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PFOS是一类新型持久性有机污染物,已经表现出全球污染性,蓄积性和复合毒性,人类仍将长期处于PFOS暴露中。沙蚕是海洋和滩涂环境监测的重要指示生物,生理生化和生态相关的生物标志物广泛应用于海洋环境检测中。本研究填补了PFOS对沙蚕毒性效应研究的空白,以沙蚕优势种多齿围沙蚕(Perinereis nuntia)为研究对象,从分子水平水平探讨PFOS对多齿围沙蚕的毒性效应。研究结果不但丰富了沙蚕作为指示生物的基础数据,也为PFOS的致毒机理研究提供了理论基础,为PFOS早期预警提供了科学依据。本研究以PFOS对沙蚕96 h半致死浓度(96 h-LC50)的1/4、1/8、1/16设置胁迫梯度,以终浓度含0.01%的DMSO海水为对照,暴露14 d后将对照组、实验组转入清洁环境进行净水恢复。研究在胁迫第1、4、7、14 d及净水恢复第5 d沙蚕对PFOS的毒性响应,包括抗氧化防御系统、DNA损伤、解毒酶系统的响应,主要研究结果如下:1.PFOS对多齿围沙蚕的急性毒性:96 h-LC50为64 mg·L-1,处于中等水平,沙蚕表现出一定的PFOS耐受性。2.沙蚕抗氧化防御系统对PFOS的响应:多齿围沙蚕敏感生物指示物中超氧化物歧化酶(SOD),谷胱甘肽还原酶(GR)对低浓度PFOS胁迫敏感。谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)主要在胁迫后期产生响应。丙二醛(MDA)含量以及还原型谷胱甘肽(GSH)/氧化型谷胱甘肽(GSSG)比值可以一定程度反映机体的受损伤情况。3.DNA损伤对PFOS的响应:PFOS诱导的DNA损伤可能与氧化损伤有关。DNA损伤与PFOS剂量效应表现为正相关关系,时间效应表现为不同处理组均出现“上升-下降-上升”的趋势,表明一定胁迫强度下PFOS造成的DNA损伤可以被沙蚕修复。DNA损伤有作为PFSO污染生物标志物的潜力。4.细胞色素P450(CYP450),GST的蛋白和基因对PFOS胁迫的联合响应:以细胞色素P450(CYP)、谷胱甘肽硫转移酶(GST)的基因和酶作为联合指标,研究了在在PFOS亚致死浓度(4,8,16 mg·L-1)暴露第1、4、7、14 d及净水恢复5 d后多齿围沙蚕CYP431A1,CYP424A1基因转录水平和EROD酶活性、GST omega基因转录水平和GST酶活性的响应情况。结果表明,PFOS暴露对EROD的抑制具有明显的时间-效应关系;CYP2系成员CYP431A1基因转录水平对PFOS的响应具有良好的剂量-效应关系并在胁迫第14 d表现出最高的可诱导性;CYP4系基因CYP424A1的转录在4、8 mg·L-1处理组中与PFOS暴露时间正相关。II相解毒系统成员GST酶活和GST omega基因的响应均表现出随着PFOS胁迫时间的延长先下降,后上升的规律;多齿围沙蚕在高强度PFOS胁迫下仍可加速新陈代谢表现出对PFOS的耐受性;净水恢复阶段,各指标都有向对照组水平恢复的趋势。总之,基因和蛋白的响应表明CYPs和GST在多齿围沙蚕PFOS新陈代谢中发挥重要作用,这些基因和酶具有作为生物标志物监测海洋潮间带PFOS污染效应的潜力。5.PFOS可能的致毒机理:PFOS进入生物机体后通过干扰多齿围沙蚕CYP通路受体,触发机体I相解毒反应系统,刺激多齿围沙蚕机体内部产生ROS,间接对机体内产生氧化损伤,如脂质过氧化的出现(MDA升高);诱导抗氧化防御系统的响应如SOD、CAT、GSH、GR、GSH-PX等;随后受到代谢产物的诱导,II相解毒系统如GST也参与了PFOS的代谢;随着氧化损伤蓄积,最后导致DNA严重损伤,造成遗传毒性等。