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孕激素左炔诺孕酮和醋酸甲地孕酮对鱼类的内分泌干扰效应; Endocrine disrupting effects of progestins levonorgestrel and megestrol acetate on fish
Hua JH(华江环)
Subtype博士
Thesis Advisor周炳升
2017-06
Degree Grantor中国科学院水生生物研究所
Abstract孕激素是一类具有较强生物活性的甾体激素类化合物,包括天然孕激素(如孕酮)和人工合成孕激素。孕激素广泛应用于避孕药、激素替代治疗、癌症治疗或作为生长促进剂用于畜牧养殖业等方面。化学分析表明,这类物质广泛存在于水环境中,浓度一般为几个到几百ng/L。由于其具有很强的生物活性,可能对水生生物(如鱼类)造成潜在威胁,是近年来备受关注的“新兴有机污染物”。目前,关于孕激素类污染物对鱼类的生态毒理学效应以及潜在环境风险的研究较少。本研究选择水环境中广泛存在的左炔诺孕酮(LNG)和醋酸甲地孕酮(MTA)两种孕激素为对象,研究了其对鱼类的内分泌干扰效应。主要结果如下:(1)以斑马鱼为受试对象,开展了LNG暴露对斑马鱼性别分化影响的研究。将斑马鱼胚胎暴露于环境相关浓度的LNG(1, 10, 33, 100 ng/L)142天至性成熟,取63和142天的性腺组织切片或解剖统计分析发现,LNG在 ≥10 ng/L的剂量下,可诱导斑马鱼全部雄性化,说明LNG具有很强的雄激素活性。分析性别分化关键时期斑马鱼(28 dpf和42 dpf)体内与其性别分化相关基因的表达,发现Cyp19基因的表达被显著抑制,同时伴随着该基因上游与雌鱼卵巢分化相关的调控因子(foxl2和nr5a1b)也被显著抑制,而与雄鱼精巢分化的调控因子dmrt1的表达则被显著上调,雄激素受体基因ar的表达受到显著抑制。为进一步探究LNG是否通过雄激素受体(AR)途径而诱导斑马鱼雄性化,选择斑马鱼性别分化关键阶段(20 ~ 60 dpf)为暴露窗口期,用雄激素受体的拮抗剂氟他胺(100, 500 μg/L)与10 ng/L LNG复合暴露斑马鱼,结果发现经10 ng/L LNG单独暴露的斑马鱼全部为雄鱼,而LNG与100 μg/L或500 μg/L氟他胺复合暴露时,雄鱼的比例则降至94.7% 和66.7%。以上结果表明,早期发育阶段(跨越性别分化关键阶段)环境相关剂量(≥ 10 ng/L)的LNG暴露可导致斑马鱼全部雄性化,且这种雄性化过程是通过雄激素受体(AR)途径介导的。(2)完成了孕激素与雌激素复合暴露对斑马鱼繁殖毒性的研究。将斑马鱼成鱼单独暴露于MTA(33, 100, 333ng/L),乙炔雌二醇(EE2)(10 ng/L)以及两者混合物(MTA + EE2: 33 + 10, 100 + 10 or 333 + 10 ng/L)21天,结果显示,10 ng/L EE2显著抑制斑马鱼产卵,而MTA单独暴露并不影响斑马鱼的产卵量;复合暴露的结果则发现,MTA显著增强了由EE2单独暴露引起的对斑马鱼产卵的抑制效应。MTA或EE2单独暴露显著降低雌鱼血浆中E2、T的浓度以及雄鱼血浆中11-KT的浓度,在复合暴露中,血浆中这三种激素的浓度较MTA单独暴露进一步下降,但与EE2单独暴露相比并无显著差异。MTA或EE2单独暴露以及二者复合暴露也可显著降低卵巢中与类固醇激素合成、卵发育和成熟相关基因(如cyp17, cyp19, 17βhsd, ptgs2)的表达,在复合暴露中,这些基因的表达较EE2单独暴露比无显著差异。以上结果说明,在复合暴露中,EE2是引起斑马鱼血浆中性激素浓度下降以及下调卵巢中与类固醇激素合成、卵发育和成熟相关基因的表达的主要因素。此外,MTA或EE2单独暴露以及二者复合暴露可引起卵巢组织学上的变化(如成熟卵细胞数量减少),但对精巢无显著影响。(3)完成了MTA和LNG孕激素长期低剂量暴露对稀有鮈鲫毒性效应的比较研究。用MTA和LNG(1和10 ng/L)分别暴露刚孵化的稀有鮈鲫仔鱼6个月至性成熟。结果发现二者均可引起稀有鮈鲫的内分泌干扰效应,且MTA和LNG对稀有鮈鲫的影响不同:① MTA(≥ 1ng/L)暴露对稀有鮈鲫的生长起促进作用(体重增加),而LNG(10 ng/L)暴露则抑制稀有鮈鲫的生长(体长体重减小);② MTA(10 ng/L)暴露显著降低稀有鮈鲫雌鱼血浆中雌二醇(E2)和11-酮基睾酮(11-KT)以及雄鱼血浆中睾酮(T)和11-KT的含量,而LNG(1ng/L)暴露则显著升高稀有鮈鲫雌鱼血浆中T以及雄鱼血浆中T和11-KT的含量;③ MTA主要影响雌鱼卵子发育过程,而LNG则主要阻滞雄鱼精子形成过程。进一步研究发现,MTA和LNG长期低剂量暴露可改变稀有鮈鲫性腺中的DNA甲基化。其中MTA(1和10 ng/L)和LNG(10 ng/L)暴露均可导致稀有鮈鲫雄鱼精巢中全基因组低甲基化,但对稀有鮈鲫卵巢全基因组甲基化水平无显著影响。MTA和LNG暴露诱导性腺中cyp19a1a基因5’ 侧翼区几个重要CpG位点的甲基化发生性别差异性变化。MTA暴露显著降低稀有鮈鲫卵巢中cyp19a1a基因5’ 侧翼区CpG位点的平均甲基化水平(1和10 ng/L),但显著升高精巢中该基因5’ 侧翼区CpG位点的平均甲基化水平(10 ng/L);LNG暴露导致稀有鮈鲫卵巢和精巢中该基因5’ 侧翼区CpG位点的平均甲基化水平分别出现下降和上升的趋势。cyp19a1a基因5’ 侧翼区CpG位点的平均甲基化水平与该基因表达的变化趋势相反,说明DNA甲基化参与了该基因表达的调控。综上所述,本研究发现环境剂量的孕激素LNG和MTA可引起鱼类的内分泌干扰效应,影响鱼类的繁殖及性腺中的DNA甲基化。此外,环境剂量的LNG即可导致斑马鱼全部雄性化,且该雄性化过程是通过雄激素受体介导的。本研究结果提示,水环境中的孕激素对鱼类具有环境风险。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/31132
Collection水环境工程研究中心_学位论文
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GB/T 7714
华江环. 孕激素左炔诺孕酮和醋酸甲地孕酮对鱼类的内分泌干扰效应, Endocrine disrupting effects of progestins levonorgestrel and megestrol acetate on fish[D]. 中国科学院水生生物研究所,2017.
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