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砷(As),是一种常见的重金属污染物,广泛分布于环境中。长期As暴露可引起心血管疾病、糖尿病、皮肤及神经功能损伤和免疫紊乱等,对人体健康具有重要影响。邻苯二甲酸酯(PAEs)因具有高毒性、难降解及持久性等特点,已引起了国内外学者的广泛关注。邻苯二甲酸二丁酯(DBP)作为目前较为常用的PAEs之一,可通过多种途径进入人体,进而对人体健康造成伤害。而邻苯二甲酸单丁酯(MBP)是DBP进入机体后最主要的代谢产物,也具有雌激素作用。目前国内外关于化学污染物的研究大多集中于单个物质对生物机体的影响,然而现实环境中的污染物并非是单一存在的,单个物质的毒理研究显然已不能真实地反映环境中化学污染物的真实状况。因此,本文以斑马鱼为研究对象,采用环境中低浓度的As和DBP联合暴露,研究其联合毒性;再以初断乳小鼠为研究对象,采用As、DBP和MBP联合暴露,研究其联合毒性及机制,为联合暴露的研究提供一定的基础,该研究对人类健康具有重要的现实意义。主要结论如下: 第一部分 As和DBP单独及联合暴露对斑马鱼胚胎的毒性研究 采用As(0.01 mg/L)和DBP(0.005、0.05和0.5 mg/L)对斑马鱼胚胎持续暴露5d,分析As和DBP单独及联合暴露对斑马鱼胚胎神经、发育及氧化应激相关基因的表达水平的影响。 1.As和DBP联合暴露可导致NMDA结构亚基NR1A及部分调节亚基NR2A、NR2B的表达显著上调(p<0.05),行为相关基因bcl-2及c-fos表达显著下调(p<0.05),并呈现剂量依赖关系;可见,As和DBP联合暴露可对斑马鱼的神经系统造成一定程度的损伤。析因分析表明,二者联合暴露对NMDA受体亚基的表达存在协同作用(p<0.05),对bcl-2及c-fos的表达无交互作用(p>0.05)。 2.As和DBP联合暴露可以引起发育相关基因表达水平发生显著变化,其中与外界有毒污染物刺激有关的hsp70,cyp1a及mt-2基因表达显著上调(p<0.05),与生长发育相关的wnt8a基因表达显著下调(p<0.05),而As和DBP单独暴露组wnt8a的基因表达水平则没有发生显著变化(p>0.05)。结果提示单独As暴露不会对机体的生长发育造成影响,As和DBP联合暴露能够损伤机体的发育。且二者联合暴露存在协同作用(p<0.05)。 3.As和DBP联合暴露可显著上调能引起氧化应激的GPx及CAT的mRNA表达(p<0.05),并呈现一定的剂量依赖关系,提示As和DBP联合暴露可引起斑马鱼机体内的氧化应激,破坏机体的抗氧化防御系统。且二者联合暴露对GPx及CAT的mRNA表达存在协同作用(p<0.05)。 第二部分 As、DBP和MBP单独及联合暴露对初断乳小鼠学习记忆损伤及机制研究 采用As(10 mg/L.p.o.)、DBP(50 mg/kg body weight.i.g.)和MBP(50 mg/kgbody weight.i.g.)联合暴露的方式对初断乳小鼠持续暴露8周。 1.水迷宫结果表明,与空白对照组相比,As+DBP、As+DBP+MBP组小鼠的逃逸潜伏期和平均穿越平台的次数具有显著性差异(p<0.05);与DBP+MBP组相比,As+DBP+MBP组小鼠的逃逸潜伏期和平均穿越平台的次数亦有显著性差异(p<0.05)。可见,As+DBP+MBP联合暴露可导致小鼠的学习记忆能力受到一定程度的损伤,单独As暴露不会对学习记忆能力产生影响。析因分析表明,三者联合暴露存在拮抗作用(p<0.05)。 2.酶活性研究表明,与空白对照组相比,As+DBP、As+MBP和As+DBP+MBP组小鼠脑、肝脏和肾脏中SOD活性显著降低,MDA水平显著增高(p<0.05),而DBP+MBP组小鼠SOD活性和MDA水平未发生显著变化(p>0.05),提示As、DBP和MBP联合暴露可降低机体的抗氧化能力,导致组织的氧化损伤,而DBP+MBP联合暴露不会对机体组织造成显著的氧化损伤;析因分析表明,三者联合暴露存在拮抗作用(p<0.05)。Western blot结果表明,As+DBP+MBP组可导致促进细胞凋亡的Caspase-3蛋白表达水平与Bax/Bcl-2的值上调。可见,As、DBP和MBP联合暴露可能的作用机制是:通过对机体引起氧化损伤,进而导致细胞凋亡,引起神经毒性作用。