四溴双酚A对紫贻贝毒理效应的组学研究

Tetrabromobisphenol A is currently the most widely produced and used brominated flame-retardants worldwide. Due to the increasing production of tetrabromobisphenol A (TBBPA) in the region along the Laizhou Bay, the concentration of TBBPA is being increased in the estuaries of the Laizhou Bay. Previous studies revealed that tetrabromobisphenol A was prone to being accumulated in aquatic organisms and showed significant toxicological effects, which posed potential ecological risk on marine ecosystem. This project will focus on the increasing pollution of TBBPA in the Laizhou Bay and carry out an innovative investigation in the marine ecotoxicology. We will elucidate the gender-specific responses and molecular mechanisms of action to TBBPA exposure in the marine environmental bioindicator, mussel (Mytilus galloprovincialis), using an integrated proteomic and metabolomics approach, and explore the molecular biomarkers related to TBBPA-induced toxicological effects. Furthermore, the pollution of TBBPA in the Laizhou Bay will be assessed using the molecular biomarkers of TBBPA-induced toxicological effects from the lab study, which may provide an efficient technical support for the bio-monitoring and ecological risk assessment of TBBPA pollution.

四溴双酚A是目前全球生产量和使用量最高的溴系阻燃剂。近年来，随着莱州湾区域四溴双酚A生产的增加，进入入海河口水体的四溴双酚A也急剧上升。已有研究表明，四溴双酚A容易在水生生物体内富集，并表现出显著的毒理效应，对近海生态系统构成潜在的生态风险。本项目将针对莱州湾严重的四溴双酚A污染状况，在海洋生态毒理学领域开展创新探索：利用紫贻贝作为研究对象，通过整合系统生物学中的蛋白质组学和代谢组学技术，系统研究内分泌干扰物四溴双酚A对紫贻贝的性别特异的毒理效应，从分子水平阐述紫贻贝对四溴双酚A的响应机制，筛选出与四溴双酚A毒理效应相关的生物标记物；同时利用生物标记物对莱州湾四溴双酚A密集生产区域-莱州与潍坊近海的四溴双酚A污染状况进行组学评估，为近海四溴双酚A污染的生物监测与生态风险评估提供有效的技术支持。

随着四溴双酚A（TBBPA）的广泛生产和使用，TBBPA在海洋环境介质中不断被检出，其生态风险不容忽视，然而TBBPA对海洋双壳贝类的毒性效应及机制仍未知。本研究以海洋环境监测生物紫贻贝为研究动物，利用整合蛋白质组学和代谢组学的方法，结合传统生态毒理学的研究手段，探索了TBBPA对紫贻贝的毒理效应及其机制。经TBBPA暴露30天后，紫贻贝在组织、细胞、分子水平发生显著变化，且表现为性别特异性。雌、雄个体的鳃丝均出现纤毛变少和局部细胞凋亡，雄个体鳃丝还表现为血细胞扩散，而在雌个体的鳃丝前端出现粘液分泌物；鳃组织中代谢物的变化呈现性别差异，雌紫贻贝胆碱、甜菜碱、龙虾肌碱、天冬氨酸、牛磺酸、甘氨酸以及ATP等代谢物发生显著变化，这些代谢物涉及能量代谢和渗透压调节等生物学过程，而雄紫贻贝只表现出渗透压调节相关的代谢物如二甲基甘氨酸、胆碱、胆碱磷酸以及龙虾肌碱的显著变化；利用基于iTRAQ技术的蛋白质组学研究发现对照组雌、雄紫贻贝鳃组织中有57个蛋白丰度存在差异；TBBPA暴露后雌、雄个体鳃组织中差异表达的蛋白分别有44个和38个，雌、雄个体差异表达的蛋白均涉及细胞骨架、生长发育、物质和能量代谢、信号传导、基因表达、防御机制及细胞凋亡等生物学活动，但发生响应蛋白谱的表达模式不同。TBBPA暴露后在雌、雄个体中均差异表达且趋势一致的蛋白仅有4个，涉及细胞骨架、受体蛋白、翻译后修饰以及氨基酸合成等过程，可作为紫贻贝对TBBPA污染的无性别差异的潜在生物标志物。本研究表明，利用整合组学技术是解释污染物的毒性机制的有效工具；TBBPA对紫贻贝毒性效应的性别特异性，提示生态毒理学研究中应考虑性别所造成的差异；筛选的TBBPA生物标志物可用于监测TBBPA污染，但有效性需结合野外实地取样验证。