水生所研究发现十溴二苯乙烷影响雌性斑马鱼的肌肉收缩和生殖内分泌系统

  • 文/水生所 图/水生所 (中国科学院水生生物研究所)
  • 创建于 2022-01-17
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  阻燃剂通常作为消费产品中的添加剂防止燃烧或是延迟火灾蔓延,被广泛应用于电子设备制造,纺织品,塑料制品以及汽车产业中。随着传统溴代阻燃剂的禁用,新溴代阻燃剂十溴二苯乙烷(DBDPE)作为十溴二苯醚(BDE209)的替代品被大量生产和使用。环境监测数据表明DBDPE在环境和生物介质中的含量迅速增加,甚至超过BDE209成为主要的溴代阻燃剂污染物,这也表明DBDPE对野生动物和人类的暴露风险在不断增加。作为一种新污染物,DBDPE的靶器官和主要毒性效应尚不清楚。因此,在深入研究DBDPE的毒性机制、评估其生态和健康风险之前,明确DBDPE的靶器官和主要毒性作用至关重要。 

  近日,中国科学院水生生物研究所周炳升团队在环境科学领域权威期刊Environmental Science & Technology在线发表题为“Decabromodiphenyl ethane (DBDPE) mainly affected the muscle contraction and reproductive endocrine system in female adult zebrafish”的研究论文。该研究以斑马鱼为模式生物,研究了DBDPE的靶器官和主要毒性。 

  在这项研究中,科研人员将斑马鱼雌鱼暴露于DBDPE(0,1,100 nM)中。暴露28天后,对斑马鱼肝脏,脑及性腺中DBDPE的含量进行分析,发现相较于肝脏和性腺,DBDPE更倾向于在斑马鱼脑组织中累积。 


图1 DBDPE暴露雌性斑马鱼28天后在不同器官的蓄积分布 

 

  科研人员还对脑组织进行TMT定量蛋白质组学分析,并结合平行反应监测(PRM)技术对差异蛋白进行验证。生物信息学分析结果显示,DBDPE主要影响了与肌肉收缩以及卵子受精能力相关的信号通路(图2)。 

 


图2 定量蛋白组学分析显示DBDPE主要影响肌肉收缩以及卵子受精等过程 

  DBDPE对斑马鱼的上述毒性效应得到了进一步验证:(1)斑马鱼脑部胞内钙离子稳态遭到破坏,同时斑马鱼的运动距离和运动速度均显著下降,表明DBDPE可能通过影响钙离子信号通路及肌肉相关蛋白的变化影响肌肉收缩功能,进而引起斑马鱼运动行为发生变化;(2)下丘脑-垂体-性腺-肝脏(HPGL)轴的相关基因的转录水平发生变化,雌激素和睾酮的水平显著下降,表明DBDPE可能通过抑制gnrh3fshbstar等基因的表达抑制类固醇激素的合成,从而影响卵细胞的发育和受精能力。 

 


图3  DBDPE对肌肉收缩和生殖内分泌相关指标的影响   

  该研究以斑马鱼为模式生物,利用TMT蛋白组学以及PRM技术,结合多个水平的毒性终点验证,首次发现并证实了DBDPE暴露会影响雌性斑马鱼的肌肉收缩和生殖内分泌系统,这些结果将为DBDPE进一步的毒性机制研究和风险评估提供重要线索。 

  水生所周炳升研究员、杨丽华副研究员为该论文的通讯作者,水生所博士生孙玉苗为该论文的第一作者。该研究得到了国家自然科学基金重点项目和淡水生态与生物技术国家重点实验室的支持。 

责任编辑:脱畅