nTiO2/PFHxA复合暴露对斑马鱼的联合发育毒性及机理研究

Nano TiO2 (nTiO2) and perfluorohexanoic acid (PFHxA) are emerging contaminants and pose adverse effects to environment and human. The toxicity of nTiO2 and PFHxA are becoming an issue of global concern. However, the research of the combined toxicity and mechanism of these two kinds of ppollutants were still rare and not clearly. In the present research, the combined development toxicity and mechanism of the co-exposure of nTiO2 and PFHxA to zebrafish are investigated. The main purposes of this research are to 1) evaluate the combined toxicity of nTiO2/PFHxA to zebrafish by comparing the developmental toxicity, pathology and other toxic index of zebrafish embryos in different exposure patterns; 2) reveal the regularity of the biological enrichment of the two pollutants in zebrafish, and discuss the potential mechanism of the combined toxicity of nTiO2/PFHxA from the macroscopic point of view；3) further investigate the response of antioxidant system, effects of nTiO2/PFHxA on thyroid hormone and hypothalamus -pituitary - thyroid axis related gene via molecular biology and proteomics.

纳米毒性粒子nTiO2和长链PFCs替代物PFHxA作为水环境中的新型共存污染物，威胁人类健康及生态安全，对水生生物的毒性效应成为全球关注的热点环境问题之一。然而，目前关于nTiO2/PFHxA复合暴露诱导生物体联合毒性效应及机理尚未受到关注。本研究拟以斑马鱼为受试生物，全面探究nTiO2/PFHxA复合暴露对斑马鱼的发育毒性及机理。主要研究目的包括:1）通过不同暴露模式下斑马鱼的发育毒性指标的差异性，评价nTiO2/PFHxA对斑马鱼的联合发育毒性作用方式；2）探究不同暴露模式下斑马鱼体内nTiO2和PFHxA的富集规律，从宏观角度阐明nTiO2/PFHxA对生物体的联合毒性作用及机理；3）研究nTiO2/PFHxA进入生物体后抗氧化酶系统、甲状腺素和下丘脑-垂体-甲状腺轴(HPT轴)相关基因的变化，从微观角度进一步揭示nTiO2/PFHxA复合暴露诱导斑马发育毒性的致毒机制。

本研究以斑马鱼为受试生物，全面探究nTiO2/PFHxA复合暴露对斑马鱼的发育毒性及机理。nTiO2和PFHxA对斑马鱼的联合毒性效应主要表现为协同和加和作用。联合暴露对斑马鱼发育毒性存在显著性影响，相比单一暴露组，联合暴露使得斑马鱼胚胎死亡率、畸形率增加，体长和心率则降低。联合毒性指标表现为：发育迟缓、脊椎弯曲、心包水肿、色素沉着等。利用传统毒理学、环境化学、分子生物学、蛋白质组学等研究方法探究nTiO2/PFHxA联合暴露对斑马鱼毒性效应作用机理，发现1）联合暴露下nTiO2和PFHxA在斑马鱼各组织的生物富集与单一暴露时发生变化，相比单一暴露nTiO2/PFHxA在斑马鱼肌肉、肝脏、脑的富集量减少，而在斑马鱼腮部联合暴露促进了污染物的吸附。2）nTiO2/PFHxA联合暴露能够引起生物体内抗氧化酶系统（包括过氧化氢酶（CAT）、超氧化歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）、谷胱甘肽S-转移酶（GST）等）的变化，主要表现为：SOD酶被抑制、MDA和GST酶被显著诱导，nTiO2/PFHxA联合暴露通过氧化应激影响斑马鱼抗氧化防御系统；3）nTiO2/PFHxA联合暴露通过改变HPT轴基因crh、nis和tg，影响甲状腺激素的分泌。研究结果有助于更好的了解复合污染物对水生物的潜在负面作用，对其它复合污染物的毒性研究也具有重要的借鉴意义。