郭少娟，張元元，王菲菲，楊立新

環(huán)境基準與風險評估國家重點實驗室，中國環(huán)境科學研究院

2018年世界衛(wèi)生組織(WHO)數(shù)據(jù)顯示[1]，在全球范圍內(nèi)，93%的兒童生活在空氣污染程度高于《WHO空氣質量指南》限值的環(huán)境中。由于行為、環(huán)境和生理因素的綜合作用，空氣污染對健康造成的許多不利影響使兒童比成年人面臨更大的風險，在胎兒發(fā)育期間及幼年時期尤其脆弱，通過吸入、攝入或子宮內(nèi)的接觸方式，可能導致兒童持續(xù)一生的疾病。在世界許多地方，兒童尤其容易受到家庭空氣污染的影響。為了滿足烹飪、取暖等基本需求，燃燒煤炭和木柴等所產(chǎn)生的煙霧是家庭空氣污染的主要原因。在低效設備中燃燒燃料會產(chǎn)生復雜的污染混合物。在通風不良的住宅中，爐灶中顆粒物排放量可達WHO建議最大接觸量的100倍[2]。

由于特殊的生理特征和暴露模式，胚胎發(fā)育階段對各種環(huán)境污染物尤為敏感，并且心臟是脊椎動物最早形成并行使功能的器官之一。20%的美國嬰幼兒死亡和先天性缺陷有關，其中心臟、循環(huán)和呼吸系統(tǒng)缺陷為255例10萬人[3]，先天性心臟發(fā)育缺陷的出生比例為9.11 000個活產(chǎn)嬰兒[4]。雖然心血管和神經(jīng)系統(tǒng)出生缺陷具有明顯的臨床癥狀，但是超過65%的病因并不清楚[5]。隨著研究的不斷深入，越來越多的證據(jù)顯示，環(huán)境污染物暴露是導致這些缺陷的重要原因[3]。流行病學研究揭示，PM2.5暴露與低體重新生兒，早產(chǎn)，先兆子癇，自發(fā)性流產(chǎn)，胎兒心血管、消化和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常以及出生缺陷具有相關性[6-10]。

由于傳統(tǒng)體內(nèi)發(fā)育毒性試驗周期長且需要大量試驗動物，既不能滿足環(huán)境污染物發(fā)育毒性篩選的要求，也不符合目前毒理學研究中所提倡的3R原則(減少、替代和優(yōu)化試驗動物的使用)。近年來，生殖發(fā)育毒性體外替代試驗逐漸成為研究熱點。體外全胚胎培養(yǎng)(whole embryo culture, WEC)技術是歐洲替代方法驗證中心(ECVAM)和經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)推薦有效性較高的體外胚胎發(fā)育毒性替代試驗方法[11]。通過WEC技術將動物的完整胚胎移植到體外進行培養(yǎng)，可以觀察胚胎發(fā)育情況，篩查化合物的發(fā)育毒性，探討其劑量-反應關系及毒性機制，是目前研究環(huán)境污染物對胚胎毒性及機制的重要技術手段，能夠用于WEC的胚胎材料包括魚類、兩棲類、鳥類及哺乳類胚胎。在傳統(tǒng)毒理學研究中，嚙齒類動物胚胎培養(yǎng)應用較多。隨著組學技術發(fā)展，模式生物斑馬魚在高通量篩選和基因編輯中更具優(yōu)勢[12-13]。斑馬魚與哺乳動物一樣具有高度保守的基因組和信號傳導通路，其基因表達70%以上為人類基因的同源物[14]。同時斑馬魚具有繁殖力強、發(fā)育速度快、產(chǎn)卵多、胚胎透明、體外發(fā)育，易于操作和觀察，存在大量基因突變體及成熟方便的轉基因、基因敲低、基因敲除技術等優(yōu)點[15]。斑馬魚胚胎現(xiàn)已成為發(fā)育毒性研究領域的強有力研究工具[16-18]。筆者從胚胎、器官和機制3個層面歸納了大氣顆粒物誘導的斑馬魚胚胎毒性效應研究進展，以期為大氣顆粒物的發(fā)育毒性研究提供數(shù)據(jù)支撐和思路指導。

1 胚胎毒性

許多研究者將斑馬魚胚胎暴露于大氣顆粒物，來揭示顆粒物潛在的毒性及其分子機制。暴露于大氣顆粒物的斑馬魚胚胎一致地表現(xiàn)出胚胎毒性，引起死亡率、畸形率增加，且因顆粒物的來源、暴露方式不同而表現(xiàn)出不同的毒性效應和強度(表1)。Mesquita等[19-20]將巴塞羅那一個城市網(wǎng)點收集的大氣顆粒物樣本二甲亞砜(dimethylsulfoxide，DMSO)溶解后，暴露于斑馬魚胚胎，所有20個樣品中死亡率均未超過總暴露胚胎的5%，死亡率加畸形率均低于15%。所有樣本呈較弱但一致的胚胎毒性，且部分相同月份不同年份的樣品間毒性差異顯著。Mesquita等[21]又將收集到的PM1有機提取物暴露于斑馬魚胚胎，死亡率并未增加，檢測的16個樣品中畸形率為10%～20%。Kim等[22]把在首爾市收集的PM2.5溶解于水，用不同濃度的PM2.5水溶液注射斑馬魚胚胎，暴露處理120 h后，PM2.5濃度為3 μgmL時，胚胎減緩發(fā)育達48%，存活率降低10%；PM2.5濃度為30 μgmL時，胚胎減緩發(fā)育達60%，存活率降低30%。在斑馬魚胚胎中微注射PM2.5水溶液可導致其呈劑量依賴性的發(fā)育速度減緩和嚴重的死亡。Duan等[23-24]將北京市區(qū)采集的PM2.5在水中超聲溶解，并暴露于斑馬魚胚胎，PM2.5濃度為200 μgmL時，胚胎死亡率增至7.8%；PM2.5濃度為400 μgmL時，胚胎死亡率高達100%。PM2.5以劑量和時間依賴的方式降低孵化率、增加死亡率，引起胚胎毒性。Zhang等[25]將斑馬魚胚胎暴露于蘇州市區(qū)5 mgL的PM2.5抽提的有機提取物(extractable organic matter，EOM)，72 h后，誘發(fā)心臟缺損，顯著增加了心臟畸形的發(fā)生率，降低了心率，胚胎孵化率也呈劑量依賴性下降。Zhang等[26]收集了濟南市區(qū)PM2.5暴露于斑馬魚胚胎，顯著增加了其死亡率、畸形率并降低孵化率，減小了斑馬魚體長。PM2.5暴露引起劑量和時間依賴的發(fā)育毒性增強，畸形更加明顯，導致魚鰾缺失、輕微卵黃潴留和心包水腫、體軸和尾彎曲、面部及眼部缺陷、斑馬魚幼魚的運動能力損傷(總運動距離縮短和平均速度減緩)。

另外吸煙過程中形成的顆粒物也與許多疾病有關，但其發(fā)育效應的機制仍不清楚。Massarsky等[27-29]探究了參考香煙3R4F燃燒的總顆粒物(total particulate matter，TPM)對斑馬魚胚胎早期發(fā)育毒性，結果表明：TPM能在胚胎體內(nèi)累積，增加死亡率和畸形率、延遲孵化、減小幼魚體長、降低心率和代謝率、改變斑馬魚運動行為；暴露24 h的胚胎自主收縮頻率較高；暴露144 h的幼魚表現(xiàn)出游泳亢進即多動癥，尤其是在黑暗條件下。

表1 大氣顆粒物對斑馬魚胚胎毒性的影響

總之，來源于不同國家或同一國家不同地區(qū)的顆粒物，包括吸煙形成的顆粒物，用水或有機溶劑抽提處理后，不同濃度水平的抽提液直接暴露或進行注射，斑馬魚胚胎呈劑量和時間依賴性的發(fā)育毒性增加效應，主要引起斑馬魚胚胎畸形率升高、死亡率增加、孵化率下降、發(fā)育速度減緩、心率和代謝率降低，如魚鰾缺失、輕微卵黃潴留和心包水腫、體軸和尾彎曲、面部及眼部缺陷，還減弱了斑馬魚幼魚的總運動距離和平均速度，損傷運動能力。煙草顆粒物暴露還表現(xiàn)出游泳亢進，尤其是在黑暗條件時。

2 器官毒性

斑馬魚胚胎在發(fā)育過程中暴露于大氣顆粒物，會發(fā)生心臟、肝、腸道、骨骼和肌肉、魚鰾等多器官組織及心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和運動系統(tǒng)會損傷。在斑馬魚胚胎內(nèi)注射濃度分別為30和3 μg/mL的PM2.5水提取物后，約21%和11%的胚胎背部骨骼畸形彎曲，且尾巴向上彎曲，呈現(xiàn)明顯的劑量依賴性的骨骼變形[22]。

將北京市區(qū)采集的PM2.5溶解在水中，并對斑馬魚胚胎進行暴露，PM2.5濃度為200 μg/mL時，斑馬魚心包水腫、心率呈劑量依賴性下降，心臟區(qū)紅細胞的相對數(shù)量顯著降低，心排血量減少，造成心臟畸形，引發(fā)心臟毒性；應用200 μg/mL的PM2.5溶液對轉基因斑馬魚Tg(fli-1:EGFP,內(nèi)皮細胞表達)進行暴露，胚胎的靜脈血管(subintestinal vessels，SIVs)面積顯著減少至對照組的36.9%，呈劑量依賴性地抑制血管生成；PM2.5還可誘導斑馬魚幼體肝臟畸形，肝臟呈劑量依賴性減小，肝細胞間接觸疏松，形態(tài)不規(guī)則，空泡細小，表現(xiàn)出肝組織退化、肝萎縮和卵黃囊滯留；PM2.5抑制Tg(NBT:GFP)轉基因斑馬魚的軸突長度，改變軸突結構，引起神經(jīng)元損傷，從而損傷神經(jīng)系統(tǒng)[24]。

蘇州市區(qū)采集的PM2.5抽提的EOM可明顯引起斑馬魚胚胎心臟呈現(xiàn)球囊狀心腔、心包水腫[25]。濟南市區(qū)采集的PM2.5處理的斑馬魚胚胎，其心臟、肝臟、腸道和肌肉出現(xiàn)異常變化，細胞自噬積累顯著增加；增加氧化應激水平和擾亂斑馬魚幼魚的抗氧化防御系統(tǒng)，魚鰾缺失，輕微蛋黃潴留和心包水腫，體軸和尾彎曲，面部及眼部缺陷，運動能力減弱；心肌層和心肌細胞減少，肝細胞間連接松散，腸絨毛磨損，腸壁變薄，肌組織中肌纖維稀疏，排列松散和紊亂；PM2.5濃度為200 μg/L時，除線粒體嵴腫脹外無其他損傷，但濃度增至300或400 μg/mL時，引起肝細胞結構異常，細胞器溶解，細胞質中出現(xiàn)液泡和許多自噬小體；Tg(zlyz-EGFP)暴露后，白細胞數(shù)顯著增加，引起炎癥反應[26]。巴塞羅那市采集的大氣顆粒物引起斑馬魚幼魚畸形，包括脊柱畸形、卵黃囊和心包水腫、魚鰾畸形和平衡障礙[20-21]。

煙草TPM可導致斑馬魚胚胎多種心血管畸形，增加腦出血的發(fā)生率，破壞大腦主要血管的生成，引起大腦血管發(fā)育紊亂，這與Wnt(wingless-related MMTV integration site)信號的下調有關。中腦靜脈(MsV)、后腦動脈(MtA)、大腦中靜脈(MCeV)、后端大腦靜脈(PCeV)、背側縱靜脈(DLV)和背中線交界處(DMJ)在大腦中形成一定的運行模式，但TPM可引起腦內(nèi)該模式的改變。TPM還會引起心包水腫、弦心、下頜變短、蛋黃潴留、脊索彎曲，且TPM暴露后腦出血、心包水腫、弦心發(fā)生率呈劑量依賴性增加。對照組血紅蛋白主要定位于心包，而TPM暴露的血紅蛋白存在于其他部位，這是胚胎早期出血引起的。外源物質代謝和氧化應激的谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽還原酶、過氧化氫酶、超氧化物酶等標記物均受到影響。斑馬魚胚胎暴露24 h時，自發(fā)收縮的頻率比正常高；144 h時，表現(xiàn)出游泳亢進?？傊?，TPM暴露會引起斑馬魚胚胎氧化應激、血管生成紊亂、耗氧量減少等問題[29]。大氣顆粒物引起的斑馬魚胚胎器官毒性匯總見表2。

表2 大氣顆粒物引起的斑馬魚胚胎器官毒性匯總

綜上，大氣顆粒物暴露后引起斑馬魚胚胎骨胳畸形彎曲，體軸和尾彎曲；輕微卵黃潴留，心包水腫，心臟區(qū)紅細胞相對數(shù)量和心排量減少，血管形成受到抑制，心肌層和心肌細胞減少，心臟畸形，心率和代謝率降低；畸形明顯，如魚鰾缺失或畸形，平衡障礙，面部及眼部缺陷；肝細胞間接觸疏松，形態(tài)不規(guī)則，空泡細小，表現(xiàn)出肝組織退化、肝萎縮、肝臟變??；抑制軸突長度，改變軸突結構，引起神經(jīng)元損傷，從而損傷神經(jīng)系統(tǒng)；腸絨毛磨損，腸壁變??；肌組織中肌纖維稀疏，排列松散和紊亂。

3 分子毒性機制

3.1 氧化應激及炎癥反應

PM2.5可以使斑馬魚胚胎釋放炎性細胞因子和激活活性氧。PM2.5通過氧化應激影響斑馬魚胚胎發(fā)育，導致其死亡[22]。Zhang等[26]發(fā)現(xiàn)300和400 μg/mL的PM2.5暴露后，斑馬魚胚胎白細胞數(shù)顯著增加，相關基因Tgfβ和Cox2表達量上調，證明PM2.5可顯著增加斑馬魚胚胎炎癥反應。另外PM2.5暴露導致斑馬魚胚胎活性氧(ROS)生成量和丙二醛(malondialdehyde，MDA)量增加，SOD(superoxide dismutase)和GSH(glutathione)量減少，表明其可損傷胚胎的氧化防御系統(tǒng)。促炎因子的過量表達、ROS持續(xù)性大量存在均會損傷內(nèi)質網(wǎng)或其他細胞器。進一步檢測與胚胎內(nèi)質網(wǎng)應激(endoplasmic reticulum stress，ERS)相關的Hspa5、Chop、Ire1、Xbp1s和Atf6 5個基因，其表達量均上調，揭示PM2.5通過Ire1-Xbp1和Atf6通路誘導斑馬魚胚胎產(chǎn)生ERS，ERS可誘導自噬，細胞內(nèi)自噬小體累積，檢測的Lc3、Beclin1和Atg3自噬相關基因表達量上調。以上研究結果表明，炎癥和ERS誘導的自噬參與了PM2.5誘導的斑馬魚胚胎發(fā)育毒性。

香煙TPM的各種成分可引起斑馬魚胚胎病變，但發(fā)育缺陷的機制尚不清楚。Massarsky等[27]應用TPM1.4處理斑馬魚胚胎，發(fā)現(xiàn)暴露72 h后Cyp1a的體內(nèi)活性顯著降低，96 h后胚胎的GST(glutathione-S-transferase)活性增強，且氧化應激的標記物〔如GR(glutathione reductase)〕活性顯著增加，但SOD、Gpx(glutathione peroxidase)、CAT(catalase)的活性沒有變化。過氧化氫和脂質過氧化物GR能還原GSSG(oxidized glutathione)，再生成GSH，GSSG可通過GSH與ROX(主要是過氧化氫和脂質過氧化物)形成。在TPM處理組(包括0.4 μg/mL尼古丁、1.4 μg/mL TPM0.4和TPM1.4)TGSH和GSSG的濃度、GSSG∶TGSH均顯著升高，但GSH濃度不受影響。相對地，基礎耗氧率(oxygen consumption rate，OCR)僅在TPM1.4組顯著降低，引起FCCP誘導的絕對最大速率降低。可推測TPM暴露的斑馬魚中GSH的合成較高，以保持恒定的GSH水平來中和ROS或溶解TPM的有毒組分，GSSG∶TGSH的增加標志著存在氧化應激。將分別含0.1、0.5和1.0 μg/mL尼古丁的TPM處理斑馬魚胚胎，與氧化還原系統(tǒng)相關的Nrf2、Gpx1、CuZnSOD、MnSOD和GCLc基因隨發(fā)育時間不同表達量無明顯變化，但有幾個統(tǒng)計上的顯著變化。如在TPM1.0暴露的幼魚中，Nrf2、CuZnSOD、MnSOD等幾種抗氧化基因的轉錄表達量呈下降的趨勢，而在暴露24 h時Gpx1的轉錄表達量略有下降，隨后上升到對照組水平[30]。

綜上，PM2.5和香煙TPM可使斑馬魚胚胎發(fā)生氧化應激和炎癥反應，并誘導自噬，導致胚胎毒性。

3.2 基因表達

斑馬魚胚胎暴露于大氣顆粒物后，大多數(shù)研究表明基因mRNA表達量發(fā)生相對變化(表3)，且不同的大氣顆粒污染物來源(如城市、鄉(xiāng)村)基因表達量變化存在差異，部分基因mRNA表達量與樣品的化學成分有關，如與有機物呈正或負相關。Duan等[23]探索了PM2.5對斑馬魚模型動物的全基因表達的影響，發(fā)現(xiàn)PM2.5可誘導2 311個基因表達差異，其中1 261個基因高表達，1 050個基因低表達。誘導高表達基因的基因本體論(GO)分析發(fā)現(xiàn)，其涉及氧化還原過程、轉運、外源物質刺激反應、化學刺激反應、代謝過程、蛋白酶解、跨膜轉運、細胞氧化還原穩(wěn)態(tài)、鐵離子轉運與甾體生物合成等生物過程；低表達基因涉及的功能包括造血干細胞分化、成體喂養(yǎng)行為、藥物轉運、食欲負調節(jié)、DNA介導的轉錄調節(jié)、MAPKK活性激活、細胞饑餓反應、細胞黏附、側板中胚層發(fā)育和親同種抗原的細胞黏附?；贙EGG數(shù)據(jù)庫，對基因通路相互作用進行分析，主要涉及細胞色素P450對異源性物質代謝、谷胱甘肽代謝及代謝通路；細胞色素P450對藥物的代謝，苯丙氨酸代謝，酪氨酸代謝，ABC轉運體，色氨酸代謝，類固醇合成，甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝，甾體激素生物合成，輔酶Q等萜烯類醌生物合成，卟啉和葉綠素代謝，煙酸和煙酰胺代謝，PPAR信號通路與亞油酸代謝。PM2.5僅通過單一途徑顯著抑制光轉導。另外，通過信號網(wǎng)絡分析鑒定了PM2.5誘導的斑馬魚胚胎關鍵基因，揭示了其可能的作用機制。在信號網(wǎng)中獲得63個關鍵基因，差異程度超10的有9個。qRT-PCR鑒定結果表明，Cyp3a65、Mgst2、Gstp1、Gsto2、Gsto1和Cyp1a表達量均顯著上調，Ephx1無顯著變化，Gstal和Aldh3b1均有明顯的下調。

表3 大氣顆粒物引起斑馬魚胚胎的基因表達量變化匯總

注：+表示基因表達量上調；-表示基因表達量下調。

Mesquita等[20]研究發(fā)現(xiàn)，斑馬魚胚胎暴露于大氣顆粒物后，4 603個基因的mRNA表達量發(fā)生了顯著變化。分層聚類表明，城市和農(nóng)村樣本間存在差異效應。K-means聚類分析將基因分成3類，并對其進行GO分析，包括暴露于農(nóng)村提取物的胚胎中高表達基因1 835個：1)涉及蛋白質折疊和RNA-蛋白質相互作用的胚胎發(fā)育基本功能；2)暴露于城市樣本的胚胎中mRNA表達量增加，而暴露于農(nóng)村樣本的胚胎中mRNA表達量不足的577個基因，不涉及任何功能；3)任何暴露處理后，表達量都顯著增加的2 191個基因，涉及氧化還原反應的硫氧還蛋白樣酶、谷胱甘肽-轉移酶以及氧化應激的經(jīng)典標記物，如過氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽-過氧化物酶(Gpx1a，Gpx4a)。進一步篩選Cyp1a、Egln3、Gsta1、Ela2、Ctrb1、Sst2、Hao1、Ttr、Fos、Junbb、Ier2、Ahrra和Klf2a等13個基因做qRT-PCR分析，發(fā)現(xiàn)表達量與樣品的化學成分有關。暴露于PM1有機提取物的胚胎中，大多數(shù)基因mRNA表達量發(fā)生相對變化，且與相應PM1提取物污染水平相關。聚類分析確定了2種表達模式基因組：1)由Gstal、Hao1、Ctrb1、Sst2和Ttr基因組成的負相關組；2)由FOS、Ier2和Klf2a基因組成的正相關組。Cyp1a和Ela2介于二者之間。Cyp1a表達與樣品的二英活性呈顯著正相關，F(xiàn)OS、Ier2、Klf2a與多環(huán)芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)和元素碳(elemental carbon，EC)呈顯著正相關。相反，基因Gstal、Hao1、Ctrb1、Sst2和Ttr與PM中幾種有機物，尤其是與氧化化合物(IsoOXI和PinOXI)和生物質燃燒相關的標記物(C3-C5 DCAs和BB標記物)等呈負相關。分析與AHR通路相關的Ahr2、Ahrr1、Ahrr2、Cp1a、Cyp1b1、Cyp1c1、Gstp1和Gstp2基因的表達水平，Ahrrs、Cyps和Gsts均明顯上調，且大部分早在暴露24 h時就已上調。Cyps和Gsts的表達量通常在暴露24 h達到高峰，48 h后有下降趨勢[21]。

Duan等[23]探索PM2.5對斑馬魚模型動物microRNA表達的影響，發(fā)現(xiàn)PM2.5共誘導27種microRNA發(fā)生變化，其中13種上調，14種下調；并用qRT-PCR方法驗證了let-7b、let-7i、miR-122、miR-153b-3p、miR-19a-3p、miR-19b-3p、miR-24和miR-7a 8個microRNA在斑馬魚中的表達差異，結果表明，PM2.5處理后let-7b、miR-153b-3p、miR-122和miR-24顯著上調，let-7i、miR-19a-3p、miR-19b-3p和miR-7a顯著下調。

3.3 心臟發(fā)育分子機制

PM2.5與先天性心臟缺陷之間存在關聯(lián)，PM2.5中許多有機成分可作為AhR(aryl hydrocarbon receptor)激動劑，激活AhR可以拮抗Wnt/β-catenin信號。AhR信號通路的激活可導致魚類胚胎的心臟畸形[32]，Wnt/β-catenin信號的激活在早期發(fā)育階段可誘導心臟分化，但在發(fā)育后期會抑制分化[33]，Sox9b和Nkx2.5都是斑馬魚心臟發(fā)育所必需的關鍵轉錄基因[34]。Zhang等[25]在研究PM2.5毒性機制時，先假定PM2.5可激活AhR，進而抑制心臟發(fā)育必需的Wnt/β-catenin靶基因的表達，從而導致心臟缺陷。研究過程中應用PM2.5的EOM對斑馬魚胚胎AhR和Wnt/β-catenin信號通路的影響進行分析。結果表明：EOM可導致斑馬魚胚胎在暴露72 h時心臟畸形和心率下降，EOM+AhR拮抗劑CH223191或β-catenin激動劑CHIR99021共同暴露的胚胎與僅暴露于EOM相比，胚胎心臟缺陷得到挽救；EOM增加了AhR靶標基因Cyp1a1、Cyp1b1和Ahrra的表達水平，降低β-catenin靶標基因Axin2、Nkx2.5、Sox9b的mRNA水平；PM2.5的EOM激活AhR信號通路，使暴露于EOM的斑馬魚胚胎3個AhR靶基因Cyp1a1、Cyp1b1和Ahrra的mRNA表達水平顯著上調，3個β-catenin靶基因Axin2、Sox9b和Nkx2.5在斑馬魚胚胎中的mRNA表達水平顯著下調，Ahrrb和Ahr2表達量不受暴露影響，β-catenin自身的蛋白水平下調。這些變化可能與EOM誘導的心臟缺陷有關。

AhR和Wnt/β-catenin信號通路間存在交叉作用，AhR抑制劑CH緩解了EOM誘導的β-catenin靶基因下調水平，β-catenin激活劑CHIR抑制EOM誘導的AhR靶基因Cyp1a1過表達。PM2.5的EOM激活AhR信號，通過抑制Rspo2表達和Wnt/β-catenin信號，導致對心臟發(fā)育至關重要的基因表達異常[35]。Massarsky等[30]進一步研究發(fā)現(xiàn)，TPM引起的畸形發(fā)生率一般不受NAC/BSO治療或Nrf2敲除的影響。相反，Ahr2基因敲除會降低畸形率，而Cyp1a或Cyp1b1基因敲除會增加畸形率?；蚯贸囼灡砻鳎珹HR途徑，而不是抗氧化途徑介導TPM毒性。轉基因(Flk1:EGFP)斑馬魚暴露于TPM后，腦內(nèi)血管量下降，但關鍵血管生成基因Ti2、Angpt1、Notch3和Flk1的表達量基本不變，Vegf的表達量則隨著TPM濃度的增加而增加。Massarsky等[36]研究發(fā)現(xiàn)，TPM可導致多種心血管畸形，大腦血管發(fā)育紊亂。這些影響與Wnt信號通路基因表達水平降低和β-catenin蛋白表達量的下調有關。TPM與CHIR共處理，能改善mRNA表達水平，但不能減緩TPM誘導的心血管毒性。TPM損傷腦血管發(fā)育，但該效應與血管生成基因的表達變化不相關。

綜上，大氣顆粒物通過氧化應激和炎癥反應，引起細胞凋亡、自噬，調控相關基因的表達，影響心血管、神經(jīng)和運動系統(tǒng)發(fā)育，從而誘導胚胎發(fā)育毒性。

4 結語

(1)斑馬魚胚胎暴露于大氣顆粒物，可引起死亡率、畸形率增加，且因顆粒物的來源、暴露方式不同而表現(xiàn)出不同的毒性效應和強度。

(2)暴露于大氣顆粒物后，斑馬魚胚胎骨骼畸形彎曲，體軸和尾彎曲；輕微卵黃潴留，心包水腫，心臟區(qū)紅細胞相對數(shù)量和心排量減少，血管形成受到抑制，心臟畸形，心率和代謝率降低；畸形明顯，如魚鰾缺失或畸形，平衡障礙，面部及眼部缺陷；肝細胞間接觸疏松，形態(tài)不規(guī)則，空泡細小，表現(xiàn)出肝組織退化、肝萎縮、肝臟變?。灰种戚S突長度，改變軸突結構，引起神經(jīng)元損傷，從而損傷神經(jīng)系統(tǒng)。大氣顆粒物可通過改變斑馬魚胚胎全基因表達、胚胎microRNA表達、心臟AhR和Wnt/β-catenin通路相關基因表達，影響炎癥、氧化應激等生理過程，導致胚胎毒性和器官畸形，影響心血管、神經(jīng)、運動等系統(tǒng)發(fā)育。

(3)目前，多應用體外細胞試驗來研究大氣顆粒物對胚胎發(fā)育毒性的影響，斑馬魚作為發(fā)育毒理學研究的主要模型動物，未來可成為揭示大氣顆粒物誘導產(chǎn)生的發(fā)育毒性效應和機制的強有力研究工具。