文档介绍：华中科技大学
博士学位论文
全氟辛烷磺酸盐的胚胎发育毒性机制研究
姓名:张玲
申请学位级别:博士
专业:劳动卫生与环境卫生学
指导教师:徐顺清;李媛媛
2010-05
华中科技大学博士学位论文
全氟辛烷磺酸盐的胚胎发育毒性机制研究
博士研究生: 张玲
导师: 徐顺清教授
中文摘要
全氟化合物(pounds, PFCs)是一类全氟性疏水线性碳链结合于
多个亲水基团的化学物质,以其优良的化学稳定性和低表面自由能等,PFCs被广泛用
—
于工业和生产消费领域。全氟辛烷磺酸盐(perfluorooctane sulfonate,PFOS,C8F17SO3 )作
为PFCs的代表性化合物之一,它的前体物质和相关化合物更是被大量应用于纺织品、
地毯、纸张、食物包装袋等生产中。由于全球性的广泛使用,化学结构中含有稳定的
C-F键的PFOS虽然在环境介质中含量非常低(日本一城区空气监测浓度为 pg/m3;地
表水中浓度< μg/L),但通过食物链的生物放大作用,生物体中PFOS浓度要显著高于
环境介质,如某类比目鱼肝脏中PFOS浓度为 7,760 μg/L湿重,普通人群血清中PFOS
含量为 20 ng/mL。
目前 PFOS 引起的毒性效应如肝脏毒性、神经毒性、心血管毒性、生殖和发育毒
性等得到广泛研究,PFOS 暴露可引起斑马鱼胚胎出现剂量-和时间-依赖性的死亡率及
畸形率增加,多种蛋白表达改变、促凋亡基因 p53 和 Bax 表达上调。整体动物实验也
证实 PFOS 暴露可引起大鼠肝细胞肥大,脂肪空泡、总胆固醇降低。新生鼠神经发育
过程中的自发性行为和习惯改变、胆碱能系统功能异常、蛋白表达改变等。此外,体
外实验也显示 PFOS 可诱导 HepG2 细胞凋亡和 DNA 损伤、PC-12 细胞向胆碱能表型
分化等。
虽然人们已经部分掌握 PFOS 引起毒性效应的信息,但对 PFOS 引起一般毒性作
用的敏感指标尚待进一步研究,特别是 PFOS 引起的神经发育毒性体外研究报道甚少。
目前虽认为宫内 PFOS 暴露可引起出生后不同时期新生鼠多个毒效应终点异常,但宫
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内较低剂量 PFOS( mg/kg﹒bw)暴露是否引起相似组织形态学改变、有无可能通
过活化脑组织胶质细胞而触发炎症反应和病理性凋亡尚未见报道。此外,PFOS 引起
脊椎模式生物斑马鱼胚胎发育毒性中,哪些因素可引起形态学改变成为值得探讨的问
题。
S)由神经元和非神经元细胞组成,后者包含胶质细胞和内皮
细胞等,S 中数量上占绝对优势的细胞群体,神经胶质细胞构成
神经系统框架,在中枢系统疾病研究中,S 发生结构病变
的病理特征之一。本文选择宫内暴露的新生鼠、斑马鱼胚胎和鼠类小胶质细胞株(N9
细胞)作为研究对象,设想 PFOS 可能通过活化胶质细胞进而产生异常凋亡信号和炎
症反应、改变 miRNA 和基因 mRNA 水平,干扰斑马鱼脑组织运动神经元发育和细胞
增殖等方式发挥毒性作用,以探讨 PFOS 引起发育毒性的可能机制。
第一部分宫内 PFOS 暴露对新生鼠肝、肺、大脑发育的影响
目的:发育期大脑对各种外来刺激如外伤、缺氧、氧化应激等比成年后的脑组织
更敏感,若此时大脑发育被阻滞,虽然自身有极轻微的修复功能,但损伤进程将持续
进行并可能成为永久性损伤。本研究探讨宫内较低剂量 PFOS 暴露引起的大鼠组织病
理学改变及中枢神经系统出现的潜在毒性效应。方法:将 SD 大鼠随机分为对照组和
mg/kg/day PFOS 组,选择 4 ml//kg/day 的 % Tween-20 液作为对照,从母鼠受孕
后第 2 日染毒至受孕后第 21 天管饲给药。出生后的仔鼠观察存活率及体重变化,然
后麻醉使其安乐死,采用 HE 染色研究 PFOS 引起的主要脏器形态学的病理改变;免
疫组织化学 ABC 染色法观察脑组织中小胶质细胞、星型胶质细胞的活性及有关分子
表达;结果:与对照组 0 天仔鼠全部存活相比,实验组存活率仅 %(P<),
体重下降明显(P<)。HE 染色显示实验组肝脏出现局部缺血及红细胞渗出,肝
索纹理不清,肝细胞形成多个空泡、巨核和多核,以上现象主要在肝门静脉周围周围。
同时,实验组肺组织大量充血,肺间隔明显增厚,肺泡上皮及间质细胞增生,局部出
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现实变及轻微肺不张,与出生前的未成熟形态相似。首次发现实验组细小支气管管腔
内被覆的上皮细胞核变大变圆,排列较紊乱,失去正常纤毛柱状上皮结构,呈现较幼