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随着社会的不断发展,大量医药产品,如盐酸四环素、吲哚美辛和苯扎贝特,用于人类疾病和畜禽业并释放到环境介质中,引起人们对医药药品所带来的环境污染问题的重点关注,这一问题也是21世纪人类面临的主要环境问题之一。尽管这些药物用于治疗人类和动物的疾病,但它们可能通过直接或间接的接触对非靶目标生物造成危害。关于盐酸四环素(TH)、吲哚美辛(IM)和苯扎贝特(BF)在各种环境介质中的检出及其对生态系统的毒性效应已有许多报道,而目前关于其在环境中的毒性研究大多数是基于孵化率、致畸率和致死率等常规毒理学指标进行的,对药物在体外和体内的潜在毒性和作用机制研究仍然比较匮乏。因此,为进一步分析TH,IM和BF的毒性,本研究结合如下两种方法进行深入研究:(1)使用美国国家环保署开发的定量构效关系(Quantitative Structure Activity Relationship,QSAR)和基于生物活性的毒性评估工具对所选药物进行毒性预测;(2)通过体内和体外试验揭示这些药物的毒理学机制。本研究的结论如下:(1)根据iCSS ToxCast Dashboard对盐酸四环素、吲哚美辛和苯扎贝特的毒性预测结果可知,TH的Hit call值为7.08%,logAC50值为-3.38～2.02μM,对核受体和细胞周期有影响;IM的hitcall值为2.71%,logAC50值为-1.62～1.98 μM,其在与细胞周期、DNA结合、核受体和转运蛋白等关联的各种体外测定生物指标中均具有毒性作用;而BF的hit call值为3.26%,logAC50值为0.85～1.96μM,只显示对核受体活性有影响。(2)以HEK 293T细胞为实验对象,运用彗星实验、单细胞凝胶电泳实验进行综合分析,发现TH组中,细胞活性均随暴露浓度和暴露时间的增加呈现显著降低,高浓度的BF才使细胞活性显著降低;三个化合物暴露之后,细胞DNA的损伤程度均随暴露浓度的升高而逐渐加重,且存在明显浓度依赖关系。检测Pi3K-Akt-mTOR通路的关键基因的表达水平可知,三个药物均能在一定程度上对Pi3K-Akt-mTOR信号通路具有体外激活效应。(3)将斑马鱼胚胎暴露于不同浓度的TH,IM和BF后,发现高浓度的TH、IM和BF均显著减少斑马鱼的体重,且具有一定的致畸性,三个化合物在高浓度时会导致较高的死亡率。分析三个药物代谢关键基因的表达情况,TH和BF组可能导致斑马鱼的胚胎发育毒性;IM组中除cyp1a和cyp3a65外其余基因均显著下调,这可能是IM的强生物累积性导致的。分析药物代谢相关基因的表达量与发育毒性指数之间的Pearson相关系数,发现三个药物在斑马鱼体内的代谢过程均对斑马鱼的发育有影响;运用整体原位杂交从时空表达和组织特异性层面,分析发育标记基因:myod、draculin和tfa的表达水平,显示IM和BF暴露斑马鱼胚胎后,促进了胚胎肌肉的分化,且三者均对斑马鱼的造血发育系统具有一定的毒性作用。