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全氟辛烷磺酸对斑马鱼AchE及LDH的影响研究

范文

潘伟一韩菊沈洪艳

摘要 [目的]探究PFOS对斑马鱼神经和能量代谢的影响。[方法]该研究采用室内暴露试验方法，将斑马鱼暴露于0、0.56、1.67、5.00、15.00 mg/L浓度的PFOS试验液中，测定斑马鱼体内AchE活性和LDH活性，试验周期为15 d。[结果]PFOS对斑马鱼头部AchE活性有诱导作用，0.56、1.67 mg/L低浓度暴露组对AchE活性表现为诱导作用，而5.00、15.00 mg/L高浓度暴露组与低浓度暴露组相比，PFOS对AchE活性有抑制作用。PFOS对斑马鱼肌肉组织LDH活性表现为先诱导后抑制的作用，与对照组相比，在暴露前6 d PFOS诱导斑马鱼体内LDH活性，促进了斑马鱼能量代谢，从暴露第9天到试验结束，斑马鱼体内LDH活性受到抑制，能量代谢减弱，且随着暴露浓度的升高，抑制作用越明显，呈现剂量—效应关系。[结论]在整个试验周期内，与对照组相比PFOS可以诱导AchE活性，抑制兴奋的传递从而破坏神经递质系统，暴露9 d后，PFOS对AchE活性的诱导作用随着暴露浓度的升高而减弱。PFOS短期暴露可促进斑马鱼能量代谢能力，长期暴露抑制斑马鱼无氧代谢。

关键词全氟辛烷磺酸;斑马鱼;神经系统;能量代谢;AchE;LDH

Abstract [Objective]To have a better understanding of the toxicity effect of PFOS to zebrafish nerve and energy metabolism.[Method]Indoor exposure test was conducted.Zebrafish was exposed to PFOS at different concentrations of 0，0.56，1.67，5.00，15.00 mg/L，respectively.[Result]After 15 days，the results showed that the AchE was induced by PFOS，the 0.56，1.67mg/L lower concentration groups induced the AchE，but compared with lower concentration groups，5.00，15.00 mg/L groups inhibited the activity of AchE.The activity of LDH was increased firstly and then decreased.After exposure for 6 days，the LDH was induced by PFOS，and promoted zebrafish energy metabolism.Until the end of the experiment，the activity of LDH is subjected，and reduced energy metabolism.There is a concentrationeffect relationship between PFOS and the zebrafish energy metabolism.[Conclusion]All the results indicated that throughout the experimental cycle，compared with the control group，PFOS can induce AchE activity and damage nervous system.After exposure for 9 days，the induction of AchE activity by PFOS decreased with the increase of exposure concentration.Shortterm exposure to PFOS can promote zebrafish energy metabolism，and longterm exposure can inhibit zebrafish anaerobic metabolism.

Key words PFOS;Zebrafish;Nerve;Energy metabolism;AchE;LDH

全氟辛烷磺酸（perfluorooctane sulfonate ，PFOS）是一種应用广泛的新型持久性有机污染物[1]。PFOS化学结构中含有C-F化学键，使其具有较强的热、化学稳定性以及疏水、疏脂等特性[2]，被广泛用于纺织品、地毯、皮革制品和家具等表面防污处理剂的生产中，同时可作为中间体用于生产涂料、泡沫灭火剂、地板上光剂、农药和灭白蚁药剂等[3]，所以PFOS在世界各大水系及我国长江、珠江、黄浦江、嘉陵江以及三峡库区等水体中均有检出[4-5]，PFOS在北大西洋中的浓度范围是8.6～36 pg/L[6]，在我国东江流域浓度为0.97 ng/L[7]，在黄浦江浓度达20.5 ng/L[5，8]，PFOS可以通过呼吸作用和进食被生物体摄取，并具有毒性作用[9]，其毒性作用在食物链传递中被放大，易在生物体内富集并难以分解[10-11]。

PFOS具有免疫毒性，可降低小鼠淋巴细胞增殖功能和NK细胞活性[12]，PFOS早期低剂量慢性暴露可引起大鼠成年后学习记忆力减退，海马神经发育不足，组织的形态结构发生变化，引起海马环路的损伤[13]，还能改变中华倒刺鲃幼鱼能量代谢水平的下限[14]。但PFOS对生物神经毒性效应和能量代谢的影响还有待进一步研究，因此该研究选取斑马鱼为受试生物，研究水体中PFOS对乙酰胆碱酯酶（AchE）、乳酸脱氢酶（LDH）的影响，为PFOS对水生生物亚急性毒性提供毒理学数据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

所用斑马鱼购自某生物研究所，AchE、LDH检测试剂盒购自南京建成生物工程研究所，PFOS试剂购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，其余试剂均为分析纯。

试验仪器包括移液枪（Pipet-Lite，TopPette Pipettor）、温度计、玻璃匀浆器、量筒、烧杯、5 L玻璃烧杯、低温冰箱（BBC-226STV）、曝气泵、恒温水浴锅（HH-4）、精密电子天平（JJ323BC）、台式高速冷冻离心机（2-16PK）、酶标仪（Spectramax190）。

1.2 方法

1.2.1 毒性试验。试验用鱼试验前在充分曝气的自来水中驯养15 d，以充分适应实验室环境，驯养期间斑马鱼自然死亡率低于2%，并在试验前24 h停止喂养。为保证受试生物在试验过程中不死亡，设置试验最高暴露组浓度为96 h半致死浓度的1/5，根据急性毒性试验结果，PFOS 96 h LC50为75.864 mg/L，所以设置该试验暴露组浓度为0、0.56、1.67、5.00、15.00 mg/L，并设置溶剂对照组，每个暴露组设3个平行，重复3次试验，采用静态试验的方法，试验期间，在玻璃鱼缸中分别加入4 L对应浓度的试验液体，将驯养后的斑马鱼投放至各暴露组，每组25条，于暴露后的第3、6、9、12、15天，将斑马鱼头部剪掉保留，内脏等内部器官取出保留肌肉组织，并分别对斑马鱼头部和肌肉组织进行称重，加入组织重量9倍的生理盐水进行研磨、离心，按照试剂盒要求将样品稀释至相应倍数后测定斑马鱼头部AchE活力、肌肉组织中LDH活性。

1.2.2 数据处理。

试验数据采用Microsoft Excel 2010进行处理;作图使用Origin 8.6;使用GraphPad Prism 5对数据进行单因素方差分析，与对照组相比，P<0.05表示差异显著，标记为*，P<0.01表示差异极显著，标记为。

2 结果与分析

2.1 PFOS对斑马鱼头部AchE活力的影响

乙酰胆碱酯酶（AchE）是生物神经传导的关键酶，目前已成为反映水生生物受到污染物胁迫危害程度的经典毒理学指标[15]，AchE广泛存在于各种动物组织中，在神经突触间隙中，通过催化水解乙酰胆碱来终止其对胆碱受体的兴奋作用，维持神经冲动的正常传递，AchE活性升高则抑制兴奋的传递，活性降低则使生物体表现为过度兴奋 [16-17]。各暴露组PFOS对斑马鱼头部AchE活性的影响见图1。

由图1可知，在整个试验周期内溶剂对照组与空白组斑马鱼头部AchE活性无显著差异，且趋于一致，由此判定助溶剂对斑马鱼毒性可忽略不计，不影响PFOS对AchE活性的毒性效应。在整个试验周期内，与对照组相比，PFOS对斑马鱼头部AchE活性均表现为诱导作用。暴露第3天，各暴露组AchE活性均显著高于对照组，其中15.00 mg/L暴露组AchE活性出现显著差异（P<0.05），AchE活性值为1.11 U/mg，且随着暴露浓度的升高，PFOS对斑马鱼AchE活性诱导作用越明显，有明显的剂量—效应关系。AchE活性高于对照组，表明PFOS对斑马鱼头部AchE有诱导作用，致使神经突触间隙中乙酰胆碱数量减少，从而抑制了兴奋的传递。暴露第6天，1.67、5.00 mg/L暴露组AchE活性高于对照组但无显著差异，但0.56、15.00暴露组AchE活性显著高于对照组（P<0.05）。暴露至第9天，各暴露组AchE活性均高于对照组，但15.00 mg/L的高浓度暴露组AchE活性低于0.56、1.67 mg/L 的低浓度暴露组。暴露至第12和15天，除15.00 mg/L暴露组外，其余各暴露组AchE活性均高于对照组。其中5.00、15.00暴露组AchE活性均低于1.67 mg/L暴露组，这表明虽然PFOS对AchE活性有诱导作用，但当暴露浓度高于1.67 mg/L 时，与其余低浓度暴露组相比，PFOS对AchE活性表现为抑制作用，证明暴露一定时间后，PFOS对AchE活性的诱导作用随着暴露浓度的升高而减弱。Xiaochun Guo等[18]研究发现，全氟化合物可破坏斑马鱼神经递质系统、抑制神经元发育，余向阳等[19]研究发现，毒死蜱和三唑磷对斑马鱼头部AchE活性均有抑制作用，且随着暴露浓度的增加、暴露时间的延长，对AChE活性抑制作用越明显，与该文中暴露前6 d PFOS对AchE活性作用结果及PFOS通过诱导AchE活性，间接影响神经递质乙酰胆碱的数量，破坏神经递质系统的結论一致。

2.2 PFOS对斑马鱼肌肉组织LDH活性的影响

乳酸脱氢酶（LDH）在肌体能量代谢过程中起重要作用，其活性的改变可以间接反映肌体能量代谢情况[20-21]。生物体正常条件下，LDH含量较低，当细胞出现能量代谢障碍或者细胞损伤时，LDH的含量会升高[22-23]。各暴露组PFOS对斑马鱼肌肉组织LDH含量的影响见图2。

由图2可知，在整个暴露周期内，PFOS对斑马鱼体内LDH活性表现为先诱导后抑制的作用。在暴露第3天，各暴露组LDH活性均高于对照组，其中15.00 mg/L暴露组LDH活性与对照组相比表现显著差异（P<0.05），这表明斑马鱼肌体为了应对PFOS刺激，以增加LDH活性的方式来增加肌体能量代谢[17]，同时斑马鱼细胞可能受到损伤。暴露至第6天，各暴露组LDH活性变化同第3天类似，其中0.56和15.00 mg/L 暴露组LDH活性显著高于对照组（P<0.05）。暴露至第9天，0.56、1.67、5.00 mg/L暴露组LDH活性显著低于对照组，其中0.56、1.67 mg/L暴露组与对照组间差异极显著（P<0.01），5.00 mg/L暴露组与对照组间差异显著（P<0.05），此时PFOS对斑马鱼体内LDH活性表现为抑制作用，原因可能是斑马鱼持续受到PFOS胁迫，导致斑马鱼肌体无氧代谢能力减弱。暴露至第12天，0.56、1.67、5.00 mg/L暴露组LDH活性依然显著低于对照组（P<0.05）。暴露至第15天，15.00 mg/L暴露组与空白组相比出现了显著差异（P<0.01），各暴露组斑马鱼机体内LDH活性均低于空白组，且随着暴露组浓度的升高，LDH活性显著降低（P<0.01），呈现剂量—效应关系。分析原因可能是受到PFOS胁迫后，斑马鱼肌体能量代谢增强以应对PFOS对肌体造成的损伤，但随着暴露时间的延长，增加能量代谢并不能消除PFOS带来的不利效应，且这种效应对斑马鱼肌体造成损伤，致使斑马鱼肌体能量代谢减慢。谢松等[21]发现，三硝基甲苯对LDH活性有抑制作用，与该研究中暴露9 d后LDH活性变化趋势相近。

3 结论

（1）在整个试验周期内，PFOS通过诱导斑马鱼头部AchE活性，使乙酰胆碱的数量减少，抑制兴奋的传递从而破坏神经递质系统。与对照组相比，PFOS对斑马鱼头部AchE活性均表现为诱导作用。暴露9 d以后，PFOS对AchE活性的诱导作用随着暴露浓度的升高而减弱。

（2）在暴露前6 d，PFOS对斑马鱼体内LDH活性表现为诱导作用，从暴露第9天到暴露结束，PFOS对斑马鱼体内LDH活性表现为抑制作用，且随着暴露组浓度的升高，抑制作用越明显，呈现剂量—效应关系。PFOS短时间（暴露前6 d）暴露可促进斑马鱼能量代谢能力，长时间（暴露第6天到试验结束）暴露使斑马鱼无氧代谢能力减弱。

参考文献

[1] 孙诗博，李武，潘小元，等.PFOS对斑马鱼胚胎发育及SOD、MDA和GSH含量的影响[J].实用预防医学，2015，22（6）：648-651.

[2] 曹金玲，席北斗，许其功，等.水环境中PFOA和PFOS的质量浓度分布及其生态毒性[J].环境科学，2011，32（10）：2817-2826.

[3] 陈晓旭，姜声扬.全氟辛烷磺酸神经毒性研究进展[J].环境与职业医学，2017（9）：847-851.

[4] 夏继刚，牛翠娟，孙麓垠.PFOS对斑马鱼胚胎及仔鱼的生态毒理效应[J].生态学报，2013，33（23）：7408-7416.

[5] 黄楚珊，张丽娟，胡国成，等.全氟辛烷磺酸盐和全氟辛酸在水环境及水生生物体内积累的研究进展[J].环境科技，2014，27（5）：66-71.

[6] YAMASHITA N，TANIYASU S，PETRICK G，et al.Perfluorinated acids as novel chemical tracers of global circulation of ocean waters [J].Chemosphere，2008，70（7）：1247-1255.

[7] 郑海，胡国成，许振成，等.东江流域表层沉积物中全氟辛酸和全氟辛烷磺酸含量水平研究[J].农业环境科学学报，2013，32（4）：778-782.

[8] WEI S，CHEN L Q，TANIYASU S，et al.Distribution of perfluorinated compounds in surface seawaters between Asia and Antarctica [J].Marine pollution bulletin，2007，54（11）：1813-1838.

[9] 程艳，崔媛，党志超，等.全氟辛烷磺酸（PFOS）对斑马鱼卵黄蛋白原mRNA水平的影响[J].环境科学，2012，33（6）：1865-1870.

[10] 刘小燕，屈艾，胡方方，等.全氟辛烷磺酸钾对小鼠肾脏功能的损伤[J].江苏师范大学学报（自然科学版），2016，34（2）：60-63.

[11] 杨海，令狐文生.PFOA和PFOS去除技术的研究进展[J].化学试剂，2017，39（6）：602-606，670.

[12] 董光辉，张颖花，何钦成，等.全氟辛烷磺酸（PFOS）对小鼠T、B淋巴细胞增殖功能和NK细胞活性的干扰效应研究[J].生态毒理学报，2009，4（5）：641-646.

[13] 杨生森，郭若冰，杨维才，等.新生鼠PFOS低剂量慢暴露对成年后神经行为的影响[J].生态毒理学报，2016，11（2）：307-314.

[14] 夏继刚，李秀明，付世建.PFOS对中华倒刺鲃幼鱼爆发游泳及运动后代谢恢复的影响[J].水生生物学报，2019，43（2）：356-361.

[15] 李世凯，张健龙，江敏，等.伊维菌素对斑马鱼（Danio rerio）生理生化特性的影响[J].安全與环境学报，2014，14（1）：300-305.

[16] 叶东平，陈斌，何正波.乙酰胆碱酯酶的分离纯化及生物学研究进展[J].安徽农业科学，2011，39（7）：3811-3814.

[17] 岳鑫，杨爱江，徐鹏，等.锑胁迫对斑马鱼酶活性的影响研究[J].生物技术通报，2019，35（6）：107-113.

[18] GUO X C，ZHANG S N，LU S Y，et al.Perfluorododecanoic acid exposure induced developmental neurotoxicity in zebrafish embryos[J].Environmental pollution，2018，241：1018-1026.

[19] 余向阳，赵于丁，王冬兰，等.毒死蜱和三唑磷对斑马鱼头部AChE活性影响及在鱼体内的富集[J].农业环境科学学报，2008，27（6）：2452-2455.

[20] 何理平，吴相勇.重金属铅对实验红鲫生理生化指标影响的研究[J].南华大学学报（自然科学版），2019，33（1）：11-15.

[21] 谢松，付兴亮，曲瑾，等.三硝基甲苯对斑马鱼组织ATP酶·乳酸脱氢酶和谷胱甘肽活性的影响[J].安徽农业科学，2013，41（3）：1121-1122，1125.

[22] 王凤华，杨江辉，沙立娜，等.乳酸脱氢酶联合免疫细胞化学检测在恶性胸腔积液诊断中的价值[J].标记免疫分析与临床，2018，25（9）：1335-1338.

[23] 王健琨.骨髓增生异常综合征和巨幼细胞性贫血患者检测乳酸脱氢酶的临床意义[J].临床合理用药杂志，2017，10（36）：127-128.

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