基于Nrf2/ARE信号通路探讨大型溞在NSAIDs暴露下的氧化应激响应及其种群变化

Nonsteroidal Anti-inflammatory Drugs (NSAIDs) are among widely used pharmaceuticals, which were detected frequently in natural waterborne as emerging contaminants. It is worth of studying of the potential adverse impact derived from the NSAIDs exposure to non-targeted organisms. It was reported that the toxic effects of NSAIDs are involved in oxidative stress, in which Nrf2(NF-E2-related factor2) plays a pivotal role in regulation of antioxidant genes in organisms. In the present project, it focus on the study of the oxidative stress responses of Daphnia magna in face of the exposure of NSAIDs in water, investigation of the role and its regulation mechanism of transcriptional factor Nrf2 in the antioxidant processes of Daphnia magna, and analysis of the relationship between responses of Nrf2 at gene and protein levels and toxic effects, the changes of population structure of Daphnia magna under the exposure of NSAIDs, elucidation of the impact of NSAIDs on the growth, development, reproduction, and even the population structure change of Daphnia magna. The project will provide more insights into the toxic mechanisms of NSAIDs and also basic information for its ecological risks assessment of NSAIDs in aquatic environments.

非甾体类消炎止痛药物（Nonsteroidal Anti-inflammatory Drugs，NSAIDs）是临床广泛使用的药物之一，同时也是环境中被频繁检出的一类新型环境污染物。NSAIDs污染暴露对非靶生物的潜在影响是非常值得关注的生态学问题之一。研究表明NSAIDs对生物产生毒性的过程和氧化应激胁迫密切相关，其中Nrf2(NF-E2-related factor2)是生物体内应对氧化应激反应的重要转录因子。本项目以枝角类浮游动物大型溞为对象，研究NSAIDs对大型溞的毒性效应及氧化应激胁迫，阐明转录因子Nrf2在大型溞应对NSAIDs暴露中的作用及其保护机制；揭示Nrf2响应变化与NSAIDs暴露对大型溞毒性及其种群变化影响之间关系；探讨NSAIDs暴露对浮游动物生长、发育和繁殖及种群变化的影响，为NSAIDs的生态风险评价提供科学依据。

非甾体类消炎止痛药物(NSAIDs)是临床广泛使用同时也是环境中被频繁检出的一类新型环境污染物。本项目《基于Nrf2/ARE信号通路探讨大型溞在NSAIDs暴露下的氧化应激响应及其种群变化》(31770554)选取典型NSAIDs(阿司匹林、扑热息痛)和他汀类药物(辛伐他汀)，开展了这些典型药物对水体非靶生物大型溞的生态毒性效应及其作用机制研究。结果表明不同浓度的NSAIDs及他汀类药物暴露对大型溞解毒代谢及氧化应激过程产生不同程度影响。.低浓度(<50ug/L)/短时间(<48 h) 阿司匹林暴露对大型溞产生有限的氧化应激胁迫，但高浓度暴露(>50 ug/L)对大型溞生长、繁殖造成不同程度负面影响。大型溞体长缩短、第一次产仔时间延长、产仔总数等指标下降。此外，大型溞的心跳频率、游泳行为受到抑制，游泳范围、游泳积累距离与对照组相比明显减小。阿司匹林产生的毒性效应和Nrf2转录因子介导的氧化应激信号通路响应密切相关；扑热息痛暴露对大型溞造成一定程度的氧化损伤，氧化应激相关基因(GCLC,GST,GPX,CAT,Trx)大都呈现显著诱导，并呈现出典型的剂量效应响应关系。低浓度扑热息痛(<50 μg/L)暴露可引起大型溞蜕皮次数、首次怀卵时间、首次产仔时间等繁殖参数明显改变，对大型溞的生长繁殖产生显著影响。高浓度的扑热息痛(>500 μg/L)对大型溞有显著毒害作用；在辛伐他汀不同浓度暴露下，大型溞Nrf2/ARE信号通路相关基因(Nrf2, SOD, CAT, TRX, TRXR, Prx1, GPXs)的转录表达呈现较复杂的时间-剂量响应关系。辛伐他汀暴露可干扰大型溞的生长发育及繁殖过程，高浓度的辛伐他汀对大型溞形态发育有不同程度的影响，可导致大型溞尾刺弯曲，眼部发育畸形。 综上所述，不同浓度的阿司匹林、扑热息痛及他汀类药物暴露影响大型溞Nrf2/ARE信号通路在分子水平，酶活水平的响应表达，进而在大型溞生长、发育和繁殖个体水平上产生不同的影响。这些典型药物对水体中非靶生物的生态毒性效应值得更多的关注和进一步的深入的研究。