孕激素甲炔诺酮对斑马鱼的甲状腺内分泌干扰机制研究

Progestins are widely used in oral contraceptives and hormone replacement therapy in humans, as well as in the livestock industry. And they have drawn extensive attention because of the high biological activities. Until recently, most studies have reported the reproductive effects of progestins in fish, less on the effects of progestins on thyroid. Therefore, this project aims to investigate the effects of long-term exposure of the progestin (norgestrel) on thyroid structure and function in zebrafish, and to map the transcription and protein expression profiles after exposure to progestins in zebrafish, and to screen key genes for the effects on thyroid. The results from this project can elucidate the molecular mechanism of the effects of progestins on thyroid. Finally, these results will provide a scientific basis of progestins to evaluate the potential ecological health risks and environmental decision-making.

孕激素物质广泛应用于人类口服避孕药和激素替代疗法以及畜牧养殖业中，因其高生物活性而受到了人们的广泛关注。目前大多数的研究都报道了孕激素对鱼类的生殖毒性，而对其甲状腺内分泌干扰效应及其作用机制研究非常有限。因此，本项目将以环境中检出浓度高和活性很强的甲炔诺酮为目标化合物，以斑马鱼为实验动物模型，对斑马鱼开展长期暴露实验，探讨孕激素物质对斑马鱼甲状腺结构和功能的影响，并绘制斑马鱼在孕激素暴露下的转录和蛋白表达图谱，筛选出响应孕激素甲状腺内分泌干扰效应的关键基因，进而阐明孕激素物质对斑马鱼甲状腺内分泌干扰效应产生的分子机理，以此为评价孕激素的潜在生态健康风险和环保决策提供科学依据。

孕激素物质广泛应用于人类口服避孕药和激素替代疗法以及畜牧养殖业中，因其高生物活性而受到了人们的广泛关注。目前的研究主要集中于孕激素对鱼类的生殖毒性，但大多都是短期暴露，而且孕激素对甲状腺内分泌干扰效应及其作用机制研究非常有限。因此，本项目研究了孕激素低剂量长期暴露对斑马鱼成鱼和全生命周期（从胚胎到成鱼）以及早期幼鱼暴露于孕激素对后期成鱼的生殖和甲状腺内分泌系统的干扰效应及其机制。通过对斑马鱼成鱼进行90天暴露，发现甲炔诺酮降低产卵量，抑制卵母细胞成熟，降低性激素（E2、T和11-KT）含量，诱导类固醇基因的转录表达；甲炔诺酮对甲状腺滤泡结构和大小以及甲状腺相关激素含量没有影响。通过对斑马鱼全生命周期暴露（从胚胎暴露90天至其成年），发现甲炔诺酮诱导斑马鱼的性别比例严重偏向于雄鱼，促进精巢发育成熟，提高大脑中fshb和lhb基因的转录表达，抑制精巢中类固醇信号通路相关基因以及孕激素受体和雌激素受体基因的转录表达；甲炔诺酮还抑制了下丘脑-垂体-甲状腺轴相关基因的转录表达水平。通过对斑马鱼胚胎暴露30天至幼鱼，发现甲炔诺酮降低幼鱼FSH、LH和TSH含量，抑制类固醇基因和卵巢发育基因的转录表达，诱导下丘脑-垂体-甲状腺轴相关基因的转录表达。将暴露的幼鱼转至净水中养至其成年（90天），发现了甲炔诺酮诱导性别分化严重偏向于雄鱼，改变了成鱼类固醇信号通路和激素受体相关基因的转录表达水平，还诱导trh基因的转录表达。综上所述，孕激素甲炔诺酮低剂量长期暴露主要影响了生殖内分泌系统，对甲状腺内分泌系统的干扰比较小；甲炔诺酮对早期发育幼鱼的影响，仍然会持续到后期成鱼；甲炔诺酮对性别分化的影响已经在幼鱼阶段发生，而且是不可逆的。本项目的结果可以帮助我们更好地了解甲炔诺酮对斑马鱼的不利影响及其潜在的环境风险。