科研進(jìn)展
十溴二苯乙烷(DBDPE)作為十溴二苯醚(BDE-209)的替代品,在環(huán)境和生物介質(zhì)中的含量已經(jīng)超過BDE-209,成為我國環(huán)境中廣泛存在的一種新污染物。新污染物的危害往往具有隱蔽性,這不僅體現(xiàn)在由宏觀水平向微觀水平的轉(zhuǎn)變,也表現(xiàn)為時(shí)間尺度上的遲發(fā)性。因此,深入研究DBDPE的毒性效應(yīng)和作用機(jī)制,對(duì)于科學(xué)評(píng)估其生態(tài)和健康風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。近期,中國科學(xué)院水生生物研究所周炳升團(tuán)隊(duì)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊Environmental Science & Technology先后發(fā)表3篇論文,系統(tǒng)揭示了DBDBE長期低劑量暴露對(duì)斑馬魚的傳代/跨代毒性和作用機(jī)制,并進(jìn)一步明確了線粒體損傷在DBDPE誘導(dǎo)發(fā)育毒性過程中的重要作用。
研究團(tuán)隊(duì)將F0代斑馬魚胚胎暴露于環(huán)境相關(guān)濃度的DBDPE至性成熟,繁殖產(chǎn)生F1代于清水中培養(yǎng)至性成熟,繼續(xù)繁殖產(chǎn)生F2代。通過化學(xué)分析方法發(fā)現(xiàn),DBDPE可以在F0代斑馬魚體內(nèi)蓄積,但在未暴露的F1、F2后代中并未檢測(cè)到DBDPE;成年階段斑馬魚的生長和行為指標(biāo)的變化,表明DBDPE全生命周期暴露造成對(duì)斑馬魚多代和跨代神經(jīng)毒性;進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),母源因子(如神經(jīng)遞質(zhì))傳遞異常、DNA損傷等對(duì)DBDPE引起的傳代/跨代毒性具有重要貢獻(xiàn)(圖1)。
圖1 DBDPE誘導(dǎo)多代/跨代神經(jīng)毒性的潛在機(jī)制
生物體在早期發(fā)育階段對(duì)污染物非常敏感。因此,研究團(tuán)隊(duì)繼續(xù)評(píng)價(jià)了F0代DBDPE暴露對(duì)斑馬魚的多代/跨代早期發(fā)育毒性,發(fā)現(xiàn)與受到直接暴露的F0代(早期發(fā)育階段暴露)和F1代(生殖細(xì)胞階段暴露)仔魚相比,未接受暴露的F2代仔魚表現(xiàn)出更為明顯的發(fā)育異常;通過DNA甲基化組和轉(zhuǎn)錄組學(xué)聯(lián)合分析,結(jié)合多層次指標(biāo)驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)仔魚體內(nèi)神經(jīng)發(fā)育及糖脂代謝相關(guān)的過程發(fā)生紊亂,特別是F2代仔魚體內(nèi)線粒體功能相關(guān)基因顯著被抑制(圖2)。
圖2 DBDPE全生命周期暴露擾亂仔魚糖脂代謝、能量代謝和神經(jīng)發(fā)育
該研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過DBDPE短期暴露斑馬魚,驗(yàn)證了線粒體損傷在DBDPE誘導(dǎo)毒性效應(yīng)過程中的作用。首先,通過非靶向代謝組學(xué)結(jié)合多種生理生化及行為學(xué)指標(biāo),證實(shí)DBDPE暴露會(huì)改變仔魚的糖脂代謝過程,引起氧化應(yīng)激并導(dǎo)致神經(jīng)發(fā)育毒性;通過線粒體壓力測(cè)試,證實(shí)DBDPE暴露會(huì)抑制線粒體呼吸,并造成線粒體功能障礙,包括顯著抑制線粒體呼吸復(fù)合物活性、改變線粒體膜電位并減少ATP生成量;當(dāng)加入NR與DBDPE共同暴露后,DBDPE引起的毒性效應(yīng)均會(huì)減弱或消失,表明線粒體功能障礙可能與DBDPE誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性和糖脂代謝紊亂有關(guān)(圖3)。
圖3 線粒體對(duì)DBDPE誘導(dǎo)的代謝紊亂和神經(jīng)毒性具有調(diào)控作用
上述研究成果先后發(fā)表于Environmental Science & Technology雜志,孫玉苗博士、楊麗華青年研究員分別為論文的第一作者,周炳升研究員、楊麗華青年研究員、朱璧然副教授分別為論文的(共同)通訊作者,該研究得到國家自然科學(xué)基金和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的資助。文章鏈接:
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.3c04578;