β-双酮类抗生素胁迫对斑马鱼毒性的组学差异表达研究

来源 :温州医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhyanhz
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β-双酮类抗生素(DKAs)是一种新型环境污染物,被大剂量广泛的应用于人类和动物疾病治疗、畜牧业和水产养殖业中,使其产生“假持久”现象,在水生态系统中存在慢性毒性作用。国内外的研究多集中于单剂抗生素的毒理作用,而抗生素复合污染的毒性作用较为复杂,目前还鲜有报道。  在本研究中,以模式生物斑马鱼(Danio rerio)为实验材料,选取六种广泛使用的β-双酮类抗生素:环丙沙星、氧氟沙星、恩诺沙星、盐酸强力霉素、盐酸金霉素、土霉素作为实验药物,对斑马鱼进行长期慢性复合污染。利用蛋白质组学和转录组学技术探讨其在分子水平上对斑马鱼的毒性效应,同时结合一些毒理指标进行验证。研究表明,与对照组相比,共26个蛋白质有2倍以上的差异表达,其中14个蛋白上调,12个蛋白下调。这些差异表达的蛋白主要涉及的功能是信号转导机制和细胞骨架。qRT-PCR分析26个目标基因中,11个基因在翻译水平和转录水平上表达一致。低剂量DKAs(4.69和9.38 mg/L)刺激斑马鱼的自主运动,而斑马鱼肌酸激酶活力和肌酐浓度的改变与斑马鱼的行为变化有相似的趋势。在暴露后,静脉窦和动脉球之间的间距(SV-BA)没有明显变化,然而随着暴露浓度的增加斑马鱼的心率明显下降。DKAs暴露也导致斑马鱼心脏组织发生病理损伤,如线粒体嵴溶解并伴有空泡产生。以上结果表明DKAs痕量复合污染影响斑马鱼的多种生理指标以及生物过程。  通过对长期暴露斑马鱼的子一代转录组进行研究,以及对性腺激素水平、性成熟指数、产卵率、性腺组织病理学、卵巢活性氧水平的检测,探讨DKAs对斑马鱼生殖的影响。高通量深度测序分别产生了63734816(con),73958826(6.25 mg/L)和66483870(12.5 mg/L)个有效读长(valid reads),与对照组相比,6.25 mg/L处理组中有1170个基因差异表达,12.5 mg/L处理组中983个基因差异表达,两个处理组相比较共有1399个基因差异表达(p-value<0.05)。在本次测序中,p-value<0.05时,共有670(con vs6.25 mg/L),569(con vs12.5 mg/L),821(6.25 mg/L vs12.5 mg/L)个基因注释到GO,149个KEGG Pathway得到注释。随着暴露浓度的增加,雌鱼和雄鱼的雌二醇和睾酮的浓度都明显降低,雄鱼的GSI值下降明显,但雌鱼的GSI值只在25mg/L时有所下降。产卵量在12.5mg/L处理组中最低。透射电镜观察精巢和卵巢,处理组中的精子头部以及顶体发生了肿胀,线粒体呈现空泡状,卵黄收缩并水肿。以上结果说明,DKAs对斑马鱼生殖有明显影响。  研究结果表明,长期暴露于DKAs中不仅对斑马鱼母代的发育、免疫和生殖产生影响,同时也可能对子一代斑马鱼的生长发育产生不良后果。
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