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久效磷农药对金鱼(Carassius Auratus)生殖轴线的影响研究

田华  
【摘要】: 久效磷是一种高毒的有机磷农药,可以诱导雄性金鱼卵黄原蛋白(vitellogenin, VTG) mRNA的表达和蛋白合成与分泌,具有潜在的环境雌激素活性,可能是通过干扰金鱼下丘脑-垂体-性腺轴(简称生殖轴线)对性激素分泌、调控完成的。本文检测了久效磷农药对雄性金鱼性激素水平的影响,并从芳香化酶(P450aromatase, P450arom)表达、促性腺激素(gonadotropins, GtHs)合成与分泌、促性腺激素释放激素(gonadotropin-releasing hormones, GnRHs)调控等多个层次探讨了久效磷农药影响内源性激素水平的原因,以期从生殖轴线的角度阐明与雌激素受体无亲和性的久效磷农药发挥环境雌激素活性的机制。此外,雌性鱼类生殖活动同样受到生殖轴线的调节,其调控机制与雄性鱼类类似,为了确定久效磷农药对雌性鱼类生殖系统和生殖内分泌系统的干扰作用,本文同时研究了久效磷农药对雌性金鱼生殖轴线的影响。 本文研究结果表明: (1)0.01、0.10和1.00 mg/L久效磷农药暴露金鱼21天后,采用放射免疫分析法(Radioimmunoassay, RIA)检测了血浆中性激素含量。结果表明:在雄鱼体内,睾酮(testosterone, T)基样含量较高,17β-雌二醇(17β-estradiol, E2)含量极低;在雌鱼体内,E2基样含量较高,T含量较低;随着久效磷暴露浓度的升高金鱼血浆中T含量逐渐降低,E2含量逐渐升高,即E2/T比例逐渐升高,表明久效磷农药暴露影响了金鱼血浆性激素的水平,从而诱导雄性金鱼合成VTG,雌性金鱼卵巢增重。 (2)0.01、0.10和1.00mg/L久效磷农药暴露金鱼21天后,采用实时定量RT-PCR方法检测了性腺和下丘脑组织中P450arom mRNA表达水平。结果表明:随着久效磷农药暴露浓度的升高金鱼性腺P450aromA mRNA表达量逐渐升高,而下丘脑P450aromB表达无显著变化。因此,我们认为久效磷农药作用的特异性靶位点为性腺P450aromA,而非脑P450aromB,且其可能是通过提高金鱼性腺P450aromA的表达,促进了T向E2的转化,从而导致E2水平和E2/T比值的显著升高。 (3)0.01、0.10和1.00mg/L久效磷农药暴露金鱼21天后,采用实时定量RT-PCR方法检测了垂体组织中两种GtHsyβ亚基mRNA表达水平,包括卵泡刺激素(follicle-stimulating hormone, FSH)和促黄体激素(luteinizing hormone, LH),采用RIA检测了血浆中LH、FSH的含量。结果表明:随着久效磷农药暴露浓度的升高金鱼FSHβ亚基mRNA表达和血浆水平逐渐升高,LHβ亚基mRNA表达和血浆水平逐渐降低。而FSH水平的升高会导致E2水平的升高,LH水平的降低会导致T水平的降低,从而进一步加强P450aromA基因表达升高所造成的雄雌激素比例的失衡。因此,我们认为生殖内分泌系统也是久效磷作用于金鱼生殖轴线的潜在靶位点,从而间接影响性激素合成与分泌。 (4)0.01、0.10和1.00 mg/L久效磷农药暴露金鱼21天后,采用实时定量RT-PCR方法检测了下丘脑促性腺激素释放素sGnRH、cGnRH-ⅡmRNA表达水平。结果表明:随着久效磷农药暴露浓度的升高金鱼下丘脑sGnRH、cGnRH-ⅡmRNA表达水平均无显著变化。久效磷农药对金鱼神经内分泌调节的潜在影响尚需进一步研究。 综上所述,本文从性腺性激素合成与转化、垂体GtHs合成与分泌、下丘脑GnRHs调控三个层次,研究了久效磷农药对雄性、雌性金鱼下丘脑-垂体-性腺轴的干扰作用。本文首次提出了久效磷农药环境雌激素作用机制,证实了久效磷与E2等化合物不同,不是与雌激素受体直接结合发挥其雌激素效应,而是通过生殖轴线的其他位点。久效磷诱导雄性金鱼合成VTG主要通过:(1)使雄性金鱼性腺芳香化酶的基因表达显著增强,从而提高血浆中E2含量;(2)影响垂体GtHs表达与分泌,从而干扰生殖内分泌调节,间接影响性激素水平。同时,本文研究证实了久效磷亦可对雌性金鱼生殖轴线的多个位点产生干扰作用,从而诱导血浆E2水平升高并促进卵巢增重,对雌性鱼类发挥其生殖毒性。通过研究生殖轴线的系统干扰作用,将有利于我们理解化合物如何在生物体的多个水平(从分子效应到表征结果)引起系统范围内的应答效应,为农药的生态风险评价提供理论依据。


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