烷基多环芳烃在海水鱼不同生活阶段的代谢转化及毒性作用方式研究

烷基PAHs是石油烃的重要组成部分，其毒性影响与其母体PAHs具有同等作用，但在海洋溢油事故生态风险评估中并没有得到足够的认识。本研究拟以惹烯（3－甲基－7－异丙基菲）为研究对象，以海水青鳉（medaka, Oryzias melastigma）为受试鱼种，在实验室比较研究惹烯对海水青鳉胚胎-卵黄囊仔鱼阶段和成鱼阶段的毒性效应，初步识别惹烯对海水青鳉胚胎发育的毒性靶器官；在此基础上，系统研究惹烯在两个不同阶段吸收和代谢的动力学变化，分析各阶段体内惹烯的浓度及主要代谢产物信息，比较不同生活阶段对惹烯代谢转化的差异，探讨代谢如何影响其毒性；同时，通过调控CYP1A酶活性变化，探讨CYP1A在惹烯代谢和毒性作用过程中的作用及惹烯对海水鱼发育毒性的作用方式。研究成果将填补国内目前有关烷基PAHs毒性作用机制研究领域的一个空白，为溢油事故生态风险评估方法的革新提供参考。

本项目针对烷基多环芳烃（Alkyl-PAHs）具有含量高、部分化合物毒性强于其母体、毒性机制不明等问题，选取典型Alkyl-PAHs-惹烯（Retene）和其母体-菲（Phenanthrene）为关注化合物，以海水青鳉鱼作为受试生物，开展了如下研究：系统比较惹烯和菲对海水青鳉的毒性，评估二者的毒性大小、毒性差异、潜在靶器官和代谢作用等；通过调控CYP1A酶活性诱导，探讨CYP1A酶活性变化对惹烯在胚胎体内代谢转化及毒性的影响，评估CYP1A活性和代谢产物在惹烯毒性中可能扮演的角色；通过对惹烯和母体菲在鱼体内的代谢产物进行分析，提出惹烯和菲可能的代谢途径；采用非标记质谱技术，对惹烯和母体菲暴露后胚胎进行差异蛋白分离、鉴定和功能关联性分析，评估差异蛋白涉及的生物学过程和潜在的信号途径，为筛深入阐释惹烯的作用机制提供依据。通过上述研究，结果发现：. 1）惹烯在诱导CYP1酶活性、CYP1A蛋白表达、GST酶活性、脂质过氧化和蓝囊综合病毒性等方面均明显强于菲，但仔鱼对惹烯的排泄速率要高于菲；Phen和Ret对海水青鳉胚胎毒性靶器官可能不同，Phen侧重于外周血管和卵黄囊，而Ret侧重于心脏，Phen的毒性机制倾向于麻醉作用，而Ret则可能是由CYP1A介导的Ret代谢产物引起的毒性机制。. 2）代谢产物是Ret对海水青鳉早期生活阶段毒性的主要诱因，毒性可能由部分极性代谢产物或ROS或二者共同作用所引起；Ret的代谢途径可能涉及苯环和甲基支链上的单加氧羟基化和双加氧羟基化等氧化过程，部分I相代谢物可进一步氧化形成醌类和环氧化物等活性物质，部分I相代谢物经GST、谷氨酰转移酶、肽酶和尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基转移酶催化形成II相结合物，该代谢过程复杂于母体菲。. 3）Ret对鱼类胚胎毒性涉及的蛋白功能包括：氧化应激、转运、营养供给、细胞骨架结构、能量代谢和外源物质代谢等。对蛋白质间相互作用的网络拓扑关系分析发现，苹果酸脱氢酶、ATP合成酶和磷酸甘油酸激酶3个核心蛋白，涉及能量合成和代谢通路。. 本项目从代谢转化角度探讨惹烯及Alkyl-PAHs对海洋鱼类的发育毒性作用机制具有一定的开创性，所取得的研究成果为进一步揭示惹烯及Alkyl-PAHs的发育毒性作用机制提供了重要支撑，并为海洋溢油生态风险评估模型的革新提供重要的理论依据。