有机紫外防晒剂对水生生物外排泵的作用及其分子机制

Organic UV filters are one kind of emerging environmental pollutants. Their biological toxicity effects and the toxicology mechanisms are still unclear. Efflux pump proteins are present in aquatic organisms as a first line defense system against environmental pollutants. In this project, Tetrahymena thermophila and Corbicula fluminea will be chosen as model organisms. Based on the method of the chemical metrology and molecular biology experiments, the toxicity of UV filters on efflux pumps in model organisms will be study. The effects of mixture UV filters at environmentally relevant concentration will be discussed. Furthermore, the molecular toxicological mechanisms of model organisms in response to UV filters will be assessed from the perspective of efflux pumps. This research put forwards a new thinking for ecotoxicity study of emerging pollutants. The research results will provide the basis for the ecological risk assessment and scientific management of organic UV filters.

有机紫外防晒剂是一类新兴环境污染物，对水生生物的毒性效应和毒理机制尚不明确。外排泵转运蛋白是水生生物抵御环境污染物的第一道防线。本项目拟以淡水环境中广泛分布的四膜虫和河蚬为模式生物，从外排泵蛋白角度入手，采用化学计量学和分子生物学实验相结合的方法，研究有机紫外防晒剂对模式生物的毒性作用，探讨有机紫外防晒剂单一及环境相关浓度复合污染暴露对模式生物外排泵蛋白功能的影响，从分子水平揭示有机紫外防晒剂对模式生物外排泵的毒理机制。本研究为新兴污染物的生态毒理研究提出新的思路，为有机紫外防晒剂的生态风险评价和科学管理提供理论依据。

有机紫外防晒剂是一类新兴环境污染物，对水生生物的毒性效应和毒理机制尚不明确。外排泵转运蛋白是水生生物抵御环境污染物的第一道防线，能够将进入生物或细胞内的外源化合物泵出体外，从而保护生物体免受毒害作用。本项目从外排泵蛋白角度入手，采用化学计量学和分子生物学实验相结合的方法，研究有机紫外防晒剂对模式生物的毒性作用。结果表明，二苯酮类有机紫外防晒剂具有化学曾敏作用，能够对嗜热四膜虫外排泵活性产生浓度依赖性抑制，抑制能力大小顺序为BP-6>BP-1> BP-3> BP-2> BP-8>4-OH-BP。二苯酮类紫外防晒剂通过疏水作用、氢键、静电作用等与嗜热四膜虫P-gp活性位点结合，分子对接亲和性大小顺序与外排泵活性抑制实验结果一致，提示分子对接可用于预测这类新兴污染物对水生生物的影响。环境相关浓度水平下，即使外排泵活性无明显变化，二苯酮类紫外防晒剂也可能导致嗜热四膜虫ABCB或ABCC基因表达显著下调，表明外排泵相关基因表达是一个相对敏感的毒性指标。有机紫外防晒剂二元联合暴露对嗜热四膜虫外排泵功能的影响具有交互作用。此外，二苯酮类有机紫外防晒剂能够抑制嗜热四膜虫生长，联合毒性表现为浓度相加或协同作用，并在环境相关浓度水平下诱导嗜热四膜虫产生氧化应激。生命体长期处于应激状态可能会对其生理结构产生不利影响。本研究为新兴污染物的生态毒理研究提出新的思路，为有机紫外防晒剂的生态风险评价和科学管理提供理论依据。