苯并三唑紫外稳定剂对鱼类的神经免疫毒性效应及其作用机制研究

Benzotriazole ultraviolet stabilizers (BUVSs) are widely used in plastic products to protect the material from harmful UV-radiation. Due to their persistence and bioaccumulation, BUVSs have been widely detected in aquatic ecosystem and become emerging contaminants. Although toxicological effects of BUVSs in in vitro and on transcriptional level have been previously examined, the structure-related toxicity of BUVSs in aquatic organisms have not been adequately addressed. To elucidate the toxic effects of BUVSs on the neuroendocrine-immune system in aquatic organisms as well as the toxic mechanisms of different compounds, endpoints on protein, cellular, histological and individual level should be used. In this research, the early-life stages of zebrafish will be exposed to 4 BUVSs (UV-P, UV-234, UV-326, UV-329) in low dose. After exposure, and the affected pathways involed in neuroendocrine-immune system will be screened based on brain proteomic and transcriptomic analysis. In addition, molecular targets will be verified using QPCR and Western blot. Based on these, neuro-immunotoxicity and mechanisms of BUVSs will be investigated in combination of biochemical indices, immunohistochemistry and behavioral test. This study will provide toxicological data for BUVSs ecological risk assessment.

苯并三唑类紫外稳定剂(benzotriazole ultraviolet stabilizers, BUVSs)是塑料制品中常用的一类光稳定剂，由于其分布广泛、环境持久性以及生物富集性成为一类重要的新型污染物。目前对于BUVSs的毒性研究主要集中在离体测试和基因表达水平，而且关于不同结构的BUVSs的毒性效应及其作用模式仍不明确。为了研究BUVSs的神经免疫毒性效应及其毒性机制，需要结合蛋白表达，在细胞、组织和个体水平上开展BUVSs的毒性效应评价。本课题以斑马鱼为模式生物，在其早期发育阶段进行4种BUVSs的低剂量长期暴露，以蛋白组学技术为基础，结合转录组数据，针对鱼体内神经内分泌-免疫系统的信号通路，甄别不同结构的BUVSs的毒性作用通路及其分子作用位点，并综合其他毒理学指标共同分析BUVSs的神经免疫毒性及其作用机制，从而为BUVSs的生态风险评价提供毒理学基础。

苯并三唑类紫外稳定剂(benzotriazole ultraviolet stabilizers, BUVSs)由于其分布广泛、环境持久性以及生物富集性成为一类重要的新污染物。目前对于BUVSs的毒性研究主要集中在离体测试和基因表达水平，而且关于不同结构的BUVSs的毒性效应及其作用模式仍不明确。为了研究BUVSs的神经免疫毒性效应及其毒性机制，本课题选取4种典型BUVSs（UV-234，UV-326，UV-329和UV-P），对斑马鱼幼鱼进行低剂量长期暴露，通过转录组分析初步筛选出不同结构的BUVSs共同作用于免疫相关通路，进而基于分子-细胞-组织-个体多层次毒性评价方法，证明了BUVSs可能通过芳香烃受体AhR-细胞因子IL17/IL22通路引起免疫毒性，引起胚胎发育异常和成鱼组织损伤。为了进一步探明生物转化对不同结构BUVSs毒性效应的影响，选择结构差异较大的UV-234和UV-326 对斑马鱼胚胎进行7天暴露，比较其在斑马鱼仔鱼体内的生物转化过程及代谢组响应，发现UV-234较UV-326更易于生物富集，同时二者的代谢酶系统不同，但UV-234和UV-326均可影响抗氧化防御系统和脂质代谢，干扰环鸟苷单磷酸/蛋白激酶G (cGMP/PKG)通路，通过影响神经炎症和神经细胞修复过程，导致斑马鱼的神经元凋亡和运动能力异常。最后，为探讨BUVSs对底栖生物的影响，用4种环境相关浓度的BUVSs对河蚬进行21天暴露，发现四种BUVSs暴露均引起抗氧化防御系统功能障碍，抑制SOD和CAT酶活性，导致ROS的积累和脂质过氧化。此外，TNF-α/NF-κB介导的免疫调节通路被干扰，进一步恶化了细胞微环境，导致细胞凋亡和组织损伤。综上，本项目研究初步阐明了BUVSs对鱼类和底栖生物的毒性作用机制，证明了河蚬对BUVSs暴露的高度敏感性，同时尽管不同结构的BUVSs的分子响应不完全一样，但其具有相似的作用模式并导致类似的毒性效应，本研究将为BUVSs结构类似物的风险评估和管控提供重要的毒理学依据。