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水中典型环境雌激素共存对内分泌系统的影响及机制研究

郎朗  
【摘要】:我国饮用水水源污染严重,其中环境雌激素的污染尤为重要,由于环境雌激素危害大,去除效果差,已引起广泛关注。环境雌激素多以混合状态存在,且无论在环境还是在生物体内均与天然雌激素雌二醇(E2)共同发挥作用。因此对于饮用水中多种典型环境雌激素与E2共存时的活性研究具有非常重要的实际意义。 本论文选取原水中典型环境雌激素双酚A(BPA)、壬基酚(NP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、镉(Cd)和六氯苯(HCB)与雌二醇(E2)混合后进行试验,由于以上五种化合物的来源不同,具有不同的生物活性,同时通过不同的作用机制发挥雌激素活性,因此用于研究与E2混合后的雌激素活性变化具有代表性。首先利用细胞增殖实验对以上环境雌激素进行活性测定,确定量效关系。从结果可知,选取的环境雌激素均能诱导细胞增殖,E2引起雌激素效应的剂量最小,HCB诱导的雌激素效应最强,所有环境雌激素的剂量效应关系都符合抛物线形状。E2、BPA、NP在48h诱导细胞增殖的效应最强,DBP、Cd、HCB在72h诱导细胞增殖的效应最强,DBP、Cd、HCB具有效应累积性,雌激素活性的发挥有时间差别。根据单一环境雌激素检测结果,测定以上环境雌激素与E2混合后的活性变化。结果表明:E2与其他单一及混合环境雌激素联合作用时,主要发挥了弱化作用,减弱了其他单一及混合环境雌激素的雌激素效应。 为了阐明环境雌激素与E2混合后的活性变化,进行了混合活性的机制研究。结果表明:E2与其他环境雌激素联合作用于乳腺癌MCF-7细胞48h,E2对BPA、DBP、Cd、HCB发生弱化作用,但与NP却发生了协同作用。针对E2对其他环境雌激素的这种影响,分别从雌激素受体和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路的角度进行研究,进而确定联合前后的机制变化。研究发现E2、NP、DBP、Cd和HCB都可以通过雌激素受体和胞外信号调节激酶(ERK)信号途径诱导细胞增殖,而BPA通过受体途径发挥作用。BPA、NP、DBP、Cd和HCB分别与E2混合后,都可以通过雌激素受体和ERK信号途径,激活不同的转录因子,诱导细胞增殖。 同时开展了环境雌激素与E2混合后对大鼠睾丸支持细胞的影响研究。利用细胞增殖试验检测E2与BPA、NP、DBP、Cd、HCB混合后对睾丸支持细胞的影响,以上化合物单独作用时,Cd抑制了细胞的增殖,其他化合物促进了细胞的增殖,联合后均能诱导支持细胞的增殖,但增殖程度不一致,因此对影响机制进行研究,发现E2通过周期调控的机制影响了睾丸支持细胞的增殖;BPA通过激活ERK信号通路诱导增殖,与E2联合后机制不变;NP、DBP通过c-Jun氨基末端激酶(JNK)信号通路发挥的作用,与E2联合后这种JNK通路依然发挥作用;Cd通过抑制p-ERK蛋白发挥抑制作用,与E2联合后,抑制作用消失;HCB是通过激活了JNK信号通路诱导细胞增殖,与E2联合组是通过抑制p-ERK而发挥抑制作用。 研究环境雌激素与E2混合后的活性,最终是要对饮用水的雌激素活性进行分析,保障饮用水的安全。对原水、沉后水、滤后水、出厂水及管网水的雌激素活性及其作用机制进行研究。结果表明各处理工艺能够有效的降低原水的雌激素活性,随着处理工艺的深入,活性降低。出厂水雌激素活性消失,但管网水较出厂水雌激素活性稍有增高,表明在管网运输过程中发生了物理化学变化,改变了水中环境雌激素的性质。饮用水各处理工艺出水对睾丸支持细胞的影响同样是研究的重点,研究结果表明,原水能够促进睾丸支持细胞增殖,随着处理工艺的深入,其他单元出水对睾丸支持细胞几乎没有影响,说明水处理工艺能够有效的降低环境雌激素的生物活性。在此基础上,对饮用水各处理工艺出水内分泌干扰的机制进行研究,结果表明:对乳腺癌MCF-7细胞的影响机制为,原水、滤后水和出厂水通过雌激素受体途径和p-ERK信号通路激活核内转录因子c-Myc蛋白和c-Fos基因发挥增殖作用,而沉后水、管网水可以通过雌激素受体通路和ERK信号通路诱导c-Myc蛋白表达进而促进细胞增殖。滤后水还可以通过c-Jun基因的激活诱导增殖。对睾丸支持细胞影响的机制为,原水通过激活p-JNK信号通路,诱导cyclinD1蛋白表达,抑制了细胞的凋亡进而增加了细胞的数量,而其他各处理工艺出水中环境雌激素含量减少,因此对蛋白诱导的能力降低,没有诱导支持细胞增殖。


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