P450亚型酶对土壤典型污染物毒性响应及致毒作用机理

本研究以美国EPA黑名单中的16种多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs)及重金属（Cd、Cu、Pb、Zn）为典型污染物，在前期蚯蚓细胞色素P450混合酶研究的基础上，以蚯蚓细胞色素P450亚型酶为主要指标，以P450混合酶和抗氧化酶为参照指标，采用高效液相色谱HPLC探针药物法，研究土壤中上述污染物暴露对特异性P450同工酶CYP1A1，CYP1A2，CYP2E1和CYP3A4活性响应的生态毒性效应及污染物低剂量长期暴露的生物代谢毒性及其联合毒性作用机制，研究旨在为土壤污染的生态风险评价提供实验方法和科学依据。

以多环芳烃和重金属为典型污染物，1） 建立蚯蚓体内亚酶（CYP1A1，CYP1A2, CYP2C9和CYP3A4）测定的色谱探针法和荧光光谱法；2）进行了低浓度毒物单一与复合暴露下，P450总酶，主要亚型酶（CYP1A1和CYP3A4）活性及抗氧化酶活性等指标与土壤污染物暴露的毒害响应关系与慢性致毒机理研究；3）采用实时荧光定量PCR技术，构建了苯并[a]芘诱导下的上调表达蚯蚓cDNA文库；4）在此基础上，进行了多环芳烃诱导下人肝癌细胞HepG2和人乳腺癌细胞PMC42中P450基因（CYP1A1,CYP1A2和CYP1B1）和TCTP肿瘤相关基因表达的毒性响应关系研究。.主要研究成果如下：.建立了蚯蚓体内CYP1A1和CYP3A4酶活性测定的色谱探针法，发现土壤中低浓度Cu，Cd，Zn，Pb和PAHs（菲，苯并（a）芘）暴露与CYP1A1和CYP3A4酶活性之间的敏感指示关系；Cu，Cd，Zn，Pb污染均与CYP1A1 酶活性呈显著诱导响应关系，但是CYP3A4酶活性仅与Cd，Pb 污染诱导显著相关，与Cu 和 Zn的诱导相关性不显著，表明CYP3A4酶活性具有明显的选择性。研究还表明，重金属与多环芳烃复合污染产生协同毒性效应，复合污染的毒性效应与暴露时间相关性显著；在苯并[a]芘诱导上调表达的蚯蚓cDNA文库中，PRDX6基因可显著上调表达，表明PRDX6基因可作为土壤污染的应激分子标记物。研究还表明，在 1mg/L BaP和Pyr诱导下 PMC42细胞中CYP1A1基因显著上调10.9倍和34倍，HepG2细胞中CYP1A2基因显著上调18.4倍和49.9倍，这表明CYP1A1 和CYP1A2可作为多环芳烃胁迫的敏感生物标记物。本课题为土壤低浓度污染物长暴露的生态毒性及人体健康风险诊断提供了新的敏感生物标志物， 研究成果为解释污染物暴露的慢性致毒机理提供了科学依据。