楊麗華,査金苗,王子健
中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心 環(huán)境水質(zhì)學國家重點實驗室,北京 100085
乙烯菌核利對稀有鮈鯽性腺組織及相關基因轉錄水平的影響
楊麗華,査金苗*,王子健
中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心 環(huán)境水質(zhì)學國家重點實驗室,北京 100085
乙烯菌核利在哺乳動物實驗中被廣泛證實具有抗雄激素效應,而對魚類的研究結論目前并不統(tǒng)一。將性成熟稀有鮈鯽分別暴露于0、2、10、50 μg·L-1乙烯菌核利21 d,研究環(huán)境濃度下乙烯菌核利對魚類生殖系統(tǒng)的影響及作用機制。結果表明,雌魚的性腺指數(shù)(GSI)、肝臟指數(shù)(HSI)在所有濃度組均顯著降低(p<0.05),同時卵巢組織中卵泡的發(fā)育受到了抑制;而雄魚僅HSI在最高濃度組(50 μg·L-1)出現(xiàn)顯著降低(p<0.05),精巢組織切片也未觀察到明顯損傷,說明乙烯菌核利對雌魚生殖系統(tǒng)的影響大于雄魚。在轉錄水平上,雌魚性腺中er mRNA、vtg mRNA分別在50 μg·L-1和10、50 μg·L-1時顯著升高(p<0.05),ar mRNA在所有濃度組顯著升高(p<0.05);而雄魚性腺中ar mRNA、dmrt1 mRNA水平分別在10 μg·L-1濃度組和所有濃度組顯著降低(p<0.05),er mRNA在所有濃度組顯著降低(p<0.05),說明雌雄魚對乙烯菌核利暴露的分子響應機制存在差異。綜上,環(huán)境濃度下乙烯菌核利短期暴露會對稀有鮈鯽生殖系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響,并且雌雄魚在敏感性和分子響應機制上都存在差異。
乙烯菌核利;稀有鮈鯽;性腺組織;轉錄
乙烯菌核利(vinclozolin),又稱灰霉利、烯菌酮,商品名為農(nóng)利靈,其化學名稱為3-(3,5-二氯苯基)-5-甲基-5-乙烯基-1,3-噁唑烷-2,4-二酮,結構式為:在結構上,乙烯菌核利屬于3,5-二氯苯胺的衍生物,即二甲酰亞胺類殺菌劑。它是一種廣譜的保護性和觸殺性殺菌劑,廣泛用于蔬菜和水果的生產(chǎn)過程。農(nóng)田中施用的乙烯菌核利可遷移至地表水,幾周甚至數(shù)月后仍能夠檢測到[1]。Steeger和Garber[2]通過模型預測乙烯菌核利在水體中最高濃度可能達到52.0 μg·L-1;Oskam等[3]在萊茵河中檢測到的乙烯菌核利的濃度為2.4 μg·L-1。水體中的乙烯菌核利可部分吸附于懸浮顆粒物或沉積物,其生物富集因子(BCF)介于60~1 260之間,可在水生生物體內(nèi)富集。
乙烯菌核利曾被認為是對野生生物低毒的[1],但越來越多的研究發(fā)現(xiàn)它會干擾生物體內(nèi)分泌系統(tǒng),且已經(jīng)被列入歐盟優(yōu)先污染物名單[4]和美國國家環(huán)境保護局(USEPA)2009年公布的飲用水污染物候選清單(CCL3)[5]。大量研究表明,乙烯菌核利可干擾雄激素受體信號通路[6],特別是抑制雄激素依賴性基因的轉錄,這些基因編碼的產(chǎn)物對雄性性功能如求偶行為及精子發(fā)生有重要意義[7-8]。胚胎期乙烯菌核利暴露可以影響哺乳動物的性別分化及性別決定(如抑制生精小管索形成),并導致青春期及成年雄性動物出現(xiàn)睪丸萎縮、前列腺重量降低[9],精子細胞凋亡增加等[10]。乙烯菌核利對魚類的影響主要集中于雄魚的性腺分化和精巢發(fā)育等,且結論并不統(tǒng)一。如Baatrup和Junge[11]發(fā)現(xiàn)乙烯菌核利可以抑制雄性虹鳉(Poecilia reticulate)精巢發(fā)育,并影響其第二性征(吸引異性的橘黃色區(qū)域減小)及求偶行為;而Makynen等[12]發(fā)現(xiàn)乙烯菌核利對黑頭呆魚(Pimephales promelas)幼魚的性別分化無顯著影響,與雄激素受體(AR)的親和力也較低。Martinovic等[13]對黑頭呆魚(Pimephales promelas)的研究表明,乙烯菌核利對雌魚性腺的影響大于雄魚。上述研究均采用了較高劑量的暴露水平(高達1 200 μg·L-1),其結果難以用于評價環(huán)境中乙烯菌核利的毒性效應和生態(tài)風險。因此,需要進一步研究環(huán)境濃度水平下乙烯菌核利對魚類生殖系統(tǒng)的影響及作用機制。
稀有鮈鯽(Gobiocypris rarus),俗名金白娘、墨線魚,隸屬于鯉形目,鯉科,(魚丹)亞科,鮈鯽屬,具有性成熟快、繁殖力強、產(chǎn)卵頻次高、飼養(yǎng)方便、實驗操作容易、溫度適應廣、對化學品敏感且實驗重復性好等優(yōu)點,已被廣泛應用到化學品測試及毒理學研究領域[14]。以往研究已經(jīng)證實,稀有鮈鯽性腺相關基因,如雌激素受體(estrogen receptor, er)、卵黃蛋白原(vitellogenin, vtg)、雄激素受體(androgen receptor, ar)、dmrt1(Doublesex and Mab-3 related transcription factor 1)等對外源污染物的內(nèi)分泌干擾效應具有很好的指示作用[15]。因此,本研究的主要目的是以性成熟稀有鮈鯽為實驗動物,從組織、轉錄等不同水平上揭示環(huán)境濃度水平下乙烯菌核利對不同性別稀有鮈鯽性腺的影響及分子機制。
1.1 實驗魚飼養(yǎng)
稀有鮈鯽由本實驗室飼養(yǎng)并繁殖后代多年,至少馴化7代以上。養(yǎng)殖用水為經(jīng)活性炭過濾并曝氣的自來水(pH 7.2~7.6;硬度 44.0~61.0 mg·L-1,以CaCO3計),水溫控制在(25±1) ℃,光周期為16 h∶8 h (晝∶夜),溶解氧不低于7 mg·L-1。飼養(yǎng)期每天投喂飼料3次,即小顆粒商品餌料(TetraMin?)2次和剛孵化的豐年蟲幼蟲(Artemia nauplii)1次,并及時清除多余餌料和排泄物。
1.2 材料與試劑
乙烯菌核利(純度>99.5%)購自美國Supelco Chemical公司,助溶劑二甲基亞砜(DMSO)(色譜純)購自美國Sigma Chemical公司。逆轉錄酶(M-MLV RT)、脫氧核糖核苷酸(dNTP)等為美國Promega公司產(chǎn)品;RNAprep動物總RNA提取試劑盒(含DNase I)購自天根生化科技公司;SYBR Green PCR master mix購自美國Stratagene公司。其他常規(guī)試劑為國產(chǎn)分析純。
1.3 流水暴露實驗
實驗選取來自同親本的性成熟稀有鮈鯽,隨機分為5組(每組30條,性別比為1∶1),試驗開始前馴養(yǎng)1周。
暴露實驗采用流水系統(tǒng)完成,具體操作如下:將乙烯菌核利配制成不同濃度的暴露母液(DMSO助溶),用蠕動泵將暴露母液泵入(1.0 mL·min-1),與去氯自來水(4 L·h-1)混合后注入暴露缸(18 L),乙烯菌核利的終濃度分別為2、10、50 μg·L-1;同時設空白對照、溶劑對照,且暴露組和溶劑對照組中助溶劑的終濃度均不超過0.01‰(體積分數(shù))。乙烯菌核利暴露濃度的選擇依據(jù)如下:以模型預測最大濃度為上限[2],包含水環(huán)境中的實際報道濃度[3],等比例設置。暴露過程中pH=7.2~7.6,硬度為44.0~61.0 mg·L-1(以CaCO3計),水溫控制在(25±1) ℃,光照周期為16 h∶8 h(晝∶夜),溶解氧不低于7 mg·L-1。每天投喂小顆粒商品餌料(TetraMin?)1次和剛孵化的豐年蟲幼蟲(Artemia nauplii)2次,并及時清除多余餌料和排泄物。
暴露時間為28 d,暴露結束前一天晚上停止喂食,使試驗魚空腹。解剖之前首先使用冰塊麻醉,并用濾紙吸干,稱量并記錄體長和體重。然后解剖取性腺、肝臟,稱量后存放于-80 ℃待測。
1.4 形態(tài)學指標分析
各形態(tài)學指標的計算方法如下:
條件因子K-factor = 體重(g)/體長(cm)3×100
性腺指數(shù)GSI = 性腺重量(g)/體重(g)×100
肝臟指數(shù)HSI = 肝臟重量(g)/體重(g)×100
1.5 組織切片
分離的組織在Bouin's液中固定24 h后,轉移至70%(體積分數(shù))乙醇,按常規(guī)程序脫水、石蠟包埋,切片機切片,切片厚度3~4 μm,蘇木精和曙紅染色(H&E染色)。切片觀察分析使用Axioskop 2 mot plus光學顯微鏡和AxioVision Rel. 4.5 軟件(Zeiss, Oberkochen, Germany)。
1.6 熒光定量PCR
雌雄魚性腺組織總RNA提取按照天根生化RNAprep動物組織總RNA提取試劑盒說明書進行,并加入DANase I去除DNA污染。1.2%(質(zhì)量體積比)瓊脂糖凝膠電泳(0.5× TBE buffer, 150 V, 15 min)檢測RNA完整性,UV-2000紫外/可見分光光度計(Unico, Dayton, USA)測定RNA濃度及純度。取1 μg總RNA進行反轉錄反應得到cDNA,SYBR Green I染料法對目標基因進行定量檢測(Mx3005P, Stratagene, USA)。反應體系均為25 μL,包括SYBR Green PCR master mix (Stratagene, USA) 11.25 μL,25 μmol·L-1正義和反義引物各0.4 μL及cDNA 1 μL和ddH2O。PCR反應程序為95 ℃預變性5 min;40個循環(huán):95 ℃變性30 s,58 ℃復性40 s,72 ℃延伸30 s;最后一個循環(huán)做熔解曲線:95 ℃變性60 s,58 ℃復性30 s,72 ℃延伸30 s。內(nèi)參基因選擇β-actin,引物如下:正義引物5'-CAGGGCGTGATGG TGGGGAT-3',反義引物5'-GGTTGGCTTTGGGGTTGAG -3'。各目標基因引物見表1。
所有樣品的定量檢測至少重復2次,每次2個平行。以delta-delta Ct法計算目標基因mRNA的相對表達量。
1.7 數(shù)據(jù)處理與分析
所有的數(shù)據(jù)分析均通過SPSS 13.0(SPSS, Chicago, IL, USA)軟件one-way ANOVA方法,Levene方法驗證方差齊次性,Dunnett's方法分析實驗組與對照組間差異顯著性,顯著性水平為p<0.05;結果以平均值±標準偏差表示,作圖使用Origin 8.0軟件完成。
表1 定量PCR所用引物信息Table 1 Primers for q-RT-PCR utilized in this study
2.1 形態(tài)學指標的變化
稀有鮈鯽的形態(tài)學指標變化見表2。經(jīng)乙烯菌核利暴露28 d后,稀有鮈鯽體長及體重(數(shù)據(jù)未給出)和條件因子與對照組相比沒有明顯的差異。雌魚的性腺指數(shù)、肝臟指數(shù)在所有濃度組均顯著降低(p<0.05),而雄魚僅肝臟指數(shù)在最高濃度組出現(xiàn)顯著降低(p<0.05)。
2.2 組織病理學損傷
稀有鮈鯽性腺組織切片見圖1。對照組稀有鮈鯽卵巢中以成熟卵母細胞(第V時相)為主,有少量Ⅱ、 Ⅲ時相卵母細胞(圖1A);而在50 μg·L-1乙烯菌核利暴露組稀有鮈鯽卵巢中則以第Ⅱ時相卵母細胞為主,還有一定數(shù)量的第Ⅲ 、 Ⅳ時相卵母細胞及少量的成熟卵母細胞(圖1B)。
對照組稀有鮈鯽精巢內(nèi)可觀察到成熟的精子(spermatozoa, SP)及不同發(fā)育階段的精小囊(spermatogenic cyst, SPC),分別含有精原細胞(spermatogonia, SG)和精母細胞(spermatocyte, SC)等(圖1C)。乙烯菌核利暴露組的精巢與對照組相似且發(fā)育良好(圖1D)。
表2 乙烯菌核利(VCZ)對稀有鮈鯽形態(tài)學指標的影響Table 2 Impacts of vinclozolin (VCZ) on morphometric parameters of rare minnow (Gobiocypris rarus)
注:Mean±SEM (n = 15);*表示與對照組相比具有顯著差異(p<0.05)。
Note: Mean±SEM (n = 15); * p<0.05, compared with the control.
圖1 稀有鮈鯽性腺組織切片注:A,對照組雌魚(40×);B,50 μg·L-1 VCZ暴露后雌魚(40×);C,為對照組雄魚(200×);D,50 μg·L-1 VCZ暴露后雄魚(200×)。 Ⅱ , Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ分別代表第Ⅱ , Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ時相的卵母細胞,SPC,精小囊;SG,精原細胞;SC,精母細胞;SP,精子。Fig. 1 Microphotographs of gonad from rare minnow (Grobiocypris rarus)Note: A, gonad from female control (40×); B, gonad from female fish exposed to 50 μg·L-1 VCZ (40×); C, gonad from male control (200×); D, gonad from male fish exposed to 50 μg·L-1 VCZ (200×); Ⅱ , Ⅲ, Ⅳ, Ⅴindicate oocyte at Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ stage, respectively; SPC, spermatogenic cyst; SG, spermatogonia; SC, spermatocyte; SP, spermatozoa.
2.3 性腺基因轉錄水平的變化
稀有鮈鯽性腺er、vtg、ar、dmrt1基因轉錄水平變化情況見圖2和圖3。暴露于乙烯菌核利28 d后,雌魚性腺中er、vtg的轉錄水平分別在50 μg·L-1和10、50 μg·L-1時顯著升高(p<0.05);ar轉錄水平在所有濃度組顯著升高(p<0.05),但dmrt1轉錄水平未發(fā)生顯著變化(圖2)。雄魚中,er mRNA水平顯著降低(p<0.05),vtg mRNA無顯著變化;ar mRNA、dmrt1 mRNA水平分別在10 μg·L-1濃度組和所有濃度組顯著降低(p<0.05) (圖3)。
圖2 乙烯菌核利暴露對雌性稀有鮈鯽性腺相關基因轉錄水平的影響注:與對照組相比,* p<0.05,** p<0.01,下同。Fig. 2 Effect of vinclozolin on gene transcription in gonad of female rare minnow (Grobiocypris rarus)Note: * p<0.05, ** p<0.01, compared with the control, the same below.
圖3 乙烯菌核利暴露對雄性稀有鮈鯽性腺相關基因轉錄水平的影響Fig. 3 Effect of vinclozolin on gene transcription in gonad of male rare minnow (Grobiocypris rarus)
通過組織及基因轉錄等水平的研究發(fā)現(xiàn),乙烯菌核利短期暴露會對稀有鮈鯽性腺組織發(fā)育和功能產(chǎn)生一定的干擾,并且在雌雄魚體內(nèi)表現(xiàn)出不同的作用機制。
條件因子和組織指數(shù)可以從一定程度上反映魚類整體狀況或組織生長狀態(tài),且易于測量與計算,因此廣泛用于毒理學研究中[16]。如Deng等[17]研究發(fā)現(xiàn),成年斑馬魚(Danio rerio)暴露于三溴苯酚之后,條件因子顯著增加。本研究中,雌雄魚條件因子與對照組相比均未發(fā)生明顯變化。然而,組織指數(shù)則受到了顯著影響,特別是在雌魚體內(nèi),即使在最低濃度組(2 μg·L-1)HSI和GSI也出現(xiàn)了顯著的降低。哺乳動物研究表明,乙烯菌核利的確會對卵巢的發(fā)育有不利影響[18]。Makynen等[12]研究表明,暴露于高濃度乙烯菌核利(700 μg·L-1) 21 d后,雌性黑頭呆魚(Pimephales promelas)的性腺指數(shù)顯著下降,但暴露于200 μg·L-1乙烯菌核利并未導致雌性黑頭呆魚的性腺指數(shù)發(fā)生顯著變化。而本研究中,即使在2 μg·L-1乙烯菌核利暴露組,雌性稀有鮈鯽的GSI也發(fā)生了顯著變化,這可能與實驗魚類的敏感性和暴露時間長短有關。同時在Makynen等[12]的研究中,乙烯菌核利的暴露未對雄魚GSI產(chǎn)生顯著影響,與本研究結果一致。上述結果表明,在本實驗濃度范圍內(nèi)乙烯菌核利的短期暴露對成年稀有鮈鯽的整體生長沒有顯著的影響,但是會對肝臟、性腺等組織造成損害。
組織病理學結果顯示,乙烯菌核利暴露組的雌魚性腺組織中卵泡的發(fā)育受到了嚴重抑制,這可能是雌魚HSI和GSI下降的主要原因。而雄魚精巢組織在顯微鏡下未觀察到明顯損傷,同時雄魚GSI也沒有顯著變化。Martinovic等[13]在對黑頭呆魚(Pimephales promelas)的研究中也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象:乙烯菌核利暴露后的雌魚產(chǎn)卵量減少且卵巢閉鎖發(fā)生率增加,但雄魚則未表現(xiàn)出明顯的性腺組織損傷。上述結果均表明,乙烯菌核利對雌魚生殖系統(tǒng)的影響大于雄魚。Bayley等[19]的研究則證實乙烯菌核利可以影響虹鳉(Poecilia reticulate,未完全性成熟)的生殖能力,而Kiparissis等[20]也在未性成熟青鳉(Oryzias latipes)中發(fā)現(xiàn)乙烯菌核利引起的性腺組織損傷如精巢纖維化。由此推測,乙烯菌核利對生殖系統(tǒng)的影響很可能與魚類的性別以及性腺發(fā)育階段有關。
為進一步了解乙烯菌核利對稀有鮈鯽生殖系統(tǒng)的影響,分別測定了雌雄稀有鮈鯽性腺組織中關鍵基因的轉錄水平。在魚類體內(nèi),合成后的雌激素和/或雄激素與相應的受體結合,并激活受體依賴性基因的表達(如vtg、dmrt1),從而對性腺組織的發(fā)育進行調(diào)節(jié)[21]。卵黃蛋白原雖然主要來源于肝臟,但已有研究表明,vtg mRNA在肝臟外組織,特別是卵巢也有表達,并且可以被雌激素(E2)誘導[22]。
以往大量研究表明,乙烯菌核利可以抑制ar轉活及ar依賴性基因的表達,從而干擾雄性生殖系統(tǒng)的發(fā)育及功能[23]。本研究中,雄性稀有鮈鯽性腺中ar基因(10 μg·L-1)及dmrt1基因(所有濃度組)的轉錄水平均顯著降低,表明乙烯菌核利對ar介導的信號通路的確有抑制作用。Martinovic等[13]則發(fā)現(xiàn)黑頭呆魚(Pimephales promelas)暴露于450 μg·L-1乙烯菌核利后,其精巢組織中ar mRNA的表達顯著增加。這種差異可能與暴露濃度以及物種敏感性等因素相關。本研究中雄魚性腺組織切片和GSI均沒有出現(xiàn)相應的變化。Baatrup和Junge[11]對虹鳉(Poecilia reticulate)的研究顯示,雖然GSI等指標沒有明顯變化,但乙烯菌核利對雄魚的精子數(shù)量和質(zhì)量均產(chǎn)生了顯著的影響。因此,本研究中乙烯菌核利有可能通過抑制ar信號通路對稀有鮈鯽精巢組織產(chǎn)生了其他未觀測到的影響(如精子數(shù)量和質(zhì)量下降等)。
相反,雌魚性腺中ar轉錄水平顯著升高,但dmrt1轉錄水平未發(fā)生顯著變化,同時er、vtg的轉錄水平也顯著升高。雖然AR在魚類卵巢中的作用和調(diào)節(jié)機制尚未明晰,但有證據(jù)顯示,雄激素可以通過與AR直接反應抑制VTG的合成[13]。乙烯菌核利也可能與雄激素競爭受體,導致ar基因轉錄水平升高,并加劇對VTG合成的抑制,從而導致雌性稀有鮈鯽卵泡發(fā)育受到阻礙。而er、vtg的轉錄水平的升高,則可能是VTG合成受到抑制后的補償效應。
雌雄魚對環(huán)境污染物的敏感性和響應機制上的差異,已經(jīng)有過多次報道[12]。筆者在前期的研究中也發(fā)現(xiàn),稀有鮈鯽雌魚腎上腺系統(tǒng)對乙烯菌核利暴露的敏感性高于雄魚[24]。這可能與體內(nèi)激素水平有關,以本研究為例:雄魚體內(nèi)具有較高的雄激素及ar mRNA表達水平,乙烯菌核利直接表現(xiàn)出對ar及其依賴性信號通路的抑制作用;而雌魚體內(nèi)雄激素及ar轉錄水平都非常低,乙烯菌核利可更有效地競爭雄激素受體,導致受體供應不足,誘導ar的表達增加。當然,其中具體的分子機制還需要進一步研究證實。
綜上,環(huán)境濃度下乙烯菌核利短期暴露會對稀有鮈鯽生殖系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響,但在轉錄水平上表現(xiàn)出不同的分子機制,且雌魚的敏感性大于雄魚。在以后的內(nèi)分泌干擾研究中,應充分考慮受試動物的性別、發(fā)育階段等因素可能帶來的影響。
[1] United States Environmental Protection Agency (US EPA). Reregistration Eligibility Decision for Vinclozolin [R]. Washington DC: Office of Prevention, Pesticides and Toxic Substances, 2000
[2] Steeger T, Garber K. Risks of Vinclozolin Use to Federally Threatened California Red-Legged Frog (Rana aurora draytonii) [R]. Washington DC: Office of Pesticide Programs, Environmental Fate and Effects Division, 2009
[3] Oskam G, Van G J, Hopman R, et al. General view of the problem, with special reference to the Dutch situation [J]. Water Supply, 1993, 11(1): 1-17
[4] European Commission. Communication to the Council and the European Parliament on the Implementation of the Community Strategy for Endocrine Disrupters-A Range of Substances Suspected of Interfering with the Hormone Systems of Humans and Wildlife [R]. Brussels: Commission of the European Communities, 2001
[5] United States Environmental Protection Agency (US EPA). Contaminant Candidate List 3 [R]. Washington DC: Office of Ground Water and Drinking Water, 2009
[6] Kelce W R, Lambright C R, Gray Jr L E, et al. Vinclozolin and p,p'-DDE alter androgen-dependent gene expression: In vivo confirmation of an androgen receptor-mediated mechanism [J]. Toxicology and Applied Pharmacology, 1997, 142(1): 192-200
[7] Gray L E, Ostby J. Effects of pesticides and toxic substances on behavioral and morphological reproductive development: Endocrine versus nonendocrine mechanisms [J]. Toxicology and Industrial Health, 1998, 14(1-2): 159-184
[8] Roberts K P, Zirkin B R. Androgen regulation of spermatogenesis in the rat [J]. Annals of the New York Academy of Sciences, 1991, 637(1): 90-106
[9] Gray L E, Ostby J, Furr J, et al. Effects of environmental antiandrogens on reproductive development in experimental animals [J]. Human Reproduction Updata, 2001, 7(3): 248-264
[10] Uzumcu M, Suzuki H, Skinner M K. Effect of the anti-androgenic endocrine disruptor vinclozolin on embryonic testis cord formation and postnatal testis development and function [J]. Reproductive Toxicology, 2004, 18(6): 765-774
[11] Baatrup E, Junge M. Antiandrogenic pesticides disrupt sexual characteristics in the adult male guppy (Poecilia reticulata) [J]. Environmental Health Perspectives, 2001, 109(10): 1063-1070
[12] Makynen E A, Kahl M D, Jensen K M, et al. Effects of the mammalian antiandrogen vinclozolin on the development and reproduction of the fathead minnow (Pimephales promelas) [J]. Aquatic Toxicology, 2000, 48(4): 461-475
[13] Martinovic D, Blake L S, Durhan E J, et al. Reproductive toxicity of vinclozolin in the fathead minnow: Confirming an anti-androgenic mode of action [J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 2008, 27(2): 478-488
[14] Zhong X P, Xu Y, Liang Y, et al. The Chinese rare minnow (Gobiocypris rarus) as an in vivo model for endocrine disruption in freshwater teleosts: A full life-cycle test with diethylstilbestrol [J]. Aquatic Toxicology, 2005, 71(1): 85-95
[15] Zhang X Y, Zha J M, Wang Z J. Influences of 4-nonylphenol on dmrt1 gene expression and vitellogenin mRNA induction of adult rare minnow (Gobiocypris rarus) [J]. Environental Toxicology and Chemistry, 2008, 27(1): 196-205
[16] Van der Oost R, Beyer J, Vermeulen N P E. Fish bioaccumulation and biomarkers in environmental risk assessment: A review [J]. Environmental Toxicology Pharmacololy, 2003, 13(2): 57-149
[17] Deng J, Liu C S, Yu L Q, et al. Chronic exposure to environmental levels of tribromophenol impairs zebrafish reproduction [J]. Toxicology and Applied Pharmacology, 2010, 243(1): 87-95
[18] Quignot N, Arnaud M, Robidel F, et al. Characterization of endocrine-disrupting chemicals based on hormonal balance disruption in male and female adult rats [J]. Reproductive Toxicology, 2012, 33(3): 339-352
[19] Bayley M, Larsen P F, Baekgaard H, et al. The effects of vinclozolin, an anti-androgenic fungicide, on male guppy secondary sex characters, and reproductive success [J]. Biology of Reproduction, 2003, 69(6): 1951-1956
[20] Kiparissis Y, Metcalfe T L, Balch G C, et al. Effects of the antiandrogens, vinclozolin and cyproterone acetate on gonadal development of the Japanese medaka (Oryzias latipes) [J]. Aquatic Toxicology, 2003, 63(4): 391-403
[21] Nagahama Y, Yamashita M. Regulation of oocyte maturation in fish [J]. Development, Growth & Differentiation, 2008, 50(s1): S195-S219
[22] Wang H, Tan J T T, Emelyanov A, et al. Hepatic and extrahepatic expression of vitellogenin genes in the zebrafish, Danio rerio [J]. Gene, 2005, 356: 91-100
[23] Kelce W R, Gray L E, Wilson E M. Antiandrogens as environmental endocrine disruptors [J]. Reproduction, Fertility and Development, 1998, 10(1): 105-111
[24] Yang L H, Zha J M, Zhang X Y, et al. Vinclozolin affects the interrenal system of rare minnow (Gobiocypris rarus) [J]. Aquatic Toxicology, 2011, 104(1-2): 153-159
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VinclozolinAffectedtheGonadofRareMinnow(Gobiocyprisrarus)atHistopathologicalandTranscriptionalLevels
Yang Lihua, Zha Jinmiao*, Wang Zijian
State Key Laboratory of Environmental Aquatic Chemistry, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China
16 July 2013accepted15 September 2013
Vinclozolin has been proved as a mammalian anti-androgen. However, data concerning its effects in fish is limited. In the present study, sexually matured rare minnow were exposed to environmentally relevant concentrations of vinclozolin (0, 2, 10, 50 μg·L-1) for 21 days. In the females, the hepatosomatic index (HSI) and gonadsomatic index (GSI) were significantly decreased at all treatments (p<0.05), and the development of ovarian follicles were inhibited; while in the males, no obvious changes were observed except for a decrease of HSI at 50 μg·L-1(p<0.05). Real-time PCR revealed significant increases of the gonadal transcripts of er (50 μg·L-1), vtg (10, 50 μg·L-1), and ar (all concentrations) in the females (p<0.05), but decreases of those of ar (10 μg·L-1), dmrt1 (all concentrations) and er (all concentrations) in the males (p<0.05). Above all, short term exposure to vinclozolin at environmentally relevant concentrations could cause adverse effects on the gonad of rare minnow. The results also indicated differences in the sensitivity and responsive mechanism upon vinclozolin exposure, which should be considered in further studies on other endocrine disrupting chemicals.
vinclozolin; rare minnow; gonad; transcription
國家高技術研究發(fā)展計劃“863計劃”重大項目(2012AA06A302)
楊麗華(1984-),女,博士,研究方向為環(huán)境毒理學,E-mail: lhyang@ihb.ac.cn
*通訊作者(Corresponding author),E-mail: jmzha@rcees.ac.cn
10.7524/AJE.1673-5897.20130716001
楊麗華,查金苗,王子健. 乙烯菌核利對稀有鮈鯽性腺組織及相關基因轉錄水平的影響[J]. 生態(tài)毒理學報, 2014, 9(2): 245-252
Yang L H, Zha J M, Wang Z J. Vinclozolin affected the gonad of rare minnow at histopathological and transcriptional levels (Gobiocypris rarus) [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2014, 9(2): 245-252 (in Chinese)
2013-07-16錄用日期2013-09-15
1673-5897(2014)2-245-08
X171.5
A
查金苗(1975—),男,博士,副研究員,主要研究興趣包括水生模型生物體系的構建和發(fā)展、水環(huán)境生物毒性測試方法、環(huán)境內(nèi)分泌干擾物的篩選技術研究、環(huán)境污染物對水生生物分子毒理機制和水生態(tài)系統(tǒng)完整性評估方法等,在國內(nèi)外學術刊物上發(fā)表高水平論文50余篇,SCI論文30余篇。