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    環(huán)境中五氯酚對(duì)水生生物的毒理學(xué)研究進(jìn)展

    2018-03-04 08:58:16姚小珊周秀花金士威
    關(guān)鍵詞:斑馬魚鯽魚水生

    熊 楠,姚小珊,周秀花,金士威

    中南民族大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430074

    五氯酚(pentachlorophenol,PCP)是目前普遍使用的有機(jī)氯化合物,肉眼觀察其為白色針狀晶體,稍稍加熱時(shí)有刺激性酚臭味,難溶于水,被大量用做防腐劑和殺蟲劑,PCP在水環(huán)境中性質(zhì)較穩(wěn)定,生物降解緩慢,并且不完全,美國(guó)環(huán)保署[1]將PCP列為優(yōu)先污染物。諸多研究已經(jīng)表明PCP會(huì)對(duì)水生生物具有氧化損傷、急性毒性、內(nèi)分泌干擾、遺傳毒性、細(xì)胞毒性[2-3]及發(fā)育毒性等[4]。在我國(guó),PCP是殺滅釘螺的主要藥物之一,PCP的濫用將導(dǎo)致土壤、水源甚至于動(dòng)植物的污染,最終PCP還將通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體,對(duì)人類健康將造成不可忽視的危害,國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)已將PCP列為第2B組致癌物[5]。2008年,國(guó)家環(huán)保局將PCP列為“高污染、高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)”產(chǎn)品[6]。

    PCP主要來(lái)自工業(yè)廢水,如除草劑、木材、防腐劑、生產(chǎn)廢水以及噴灑除草劑后的農(nóng)田退水。并且受污染土壤引起的地下水中也含有PCP,還可以通過(guò)水環(huán)境中其它氯代有機(jī)物好氧型生物降解產(chǎn)生PCP,最終這些受污染水體都流入水環(huán)境,PCP在水體中將對(duì)水生生物產(chǎn)生直接的危害,因此,PCP在水環(huán)境中的分布情況及其對(duì)水生生物的毒性效應(yīng)一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。關(guān)于PCP對(duì)水生生物的毒理學(xué)研究,國(guó)內(nèi)外已經(jīng)發(fā)表了一些相關(guān)文章[7-10],本文總結(jié)了PCP對(duì)水生生物毒理學(xué)研究的相關(guān)研究進(jìn)展,并對(duì)今后進(jìn)一步的探究做出了展望。

    1 概 述

    1.1 水環(huán)境中PCP的分布

    PCP已經(jīng)成為典型的持久性有機(jī)污染物(per?sistent organic pollutants,POPs)的一種,在水環(huán)境中PCP污染普遍存在。Zheng等[11]為了研究PCP在不同地區(qū)的污染情況,對(duì)水環(huán)境中PCP的濃度及分布狀況做了調(diào)查和研究,研究結(jié)果顯示在20世紀(jì)70年代這個(gè)時(shí)期,西方大部分國(guó)家的水環(huán)境中PCP含量都較高,但是在20世紀(jì)末期這些國(guó)家的水環(huán)境中的PCP含量開(kāi)始逐漸的下降,這都是源于各個(gè)國(guó)家對(duì)PCP使用禁令的頒布。與這些國(guó)家相反的是,我國(guó)的地表層水和沉積物中的PCP的濃度依然在逐年升高。洞庭湖位于中國(guó)南部,湖面總面積約2 740 km2。湖深平均約6 m~7 m,最深的湖達(dá)31 m。這是中國(guó)淡水魚的重要來(lái)源。然而,血吸蟲在這個(gè)地區(qū)長(zhǎng)期存在。1960年為了控制通過(guò)釘螺傳播的血吸蟲病,噴灑了大量的五氯酚鈉(Na-PCP)。據(jù)估計(jì),在該地區(qū)使用至少9.8×106kg的Na-PCP,洞庭湖中PCP的含量曾高達(dá) 103.7 μg/L[12]。盡管如此,自 1996 年以來(lái),這一地區(qū)釘螺有減少,血吸蟲病得到一定程度上的控制,但仍有大量Na-PCP、PCP分布在湖泊環(huán)境中并積累在沉積物中[13]。PCP及其衍生物的持久性導(dǎo)致湖泊嚴(yán)重污染。胡建英等[14]對(duì)海河流域以及渤海灣水體和沉積物中PCP的污染狀況展開(kāi)了調(diào)查,研究發(fā)現(xiàn)海河流域和渤海灣水體PCP濃度范圍分別為0 μg/L~1.8 μg/L和0 μg/L~0.3 μg/L,而在沉積物中PCP的質(zhì)量濃度分別為0 ng/g~13.7 ng/g和0 ng/g~0.04 μg/kg。有研究表明,長(zhǎng)江流域曾長(zhǎng)期使用PCP殺滅釘螺,長(zhǎng)江南京段沉積物中PCP含量為 0.49 μg/kg~4.57 μg/kg[15]。在中國(guó)珠三角,河流沉積物中PCP的平均含量為7.93 ng/g。研究發(fā)現(xiàn),中山魚塘沉積物中PCP含量最高(平均約為37.5 ng/g),其次是東莞(平均21.1 ng/g),在深圳(平均約3.69 ng/g)和順德(平均約2.20 ng/g)則較少[16]。

    1.2 PCP在水生生物體內(nèi)的蓄積

    PCP具有較高的生物蓄積性,難降解,水環(huán)境中殘留的PCP將大量富集在水生生物體內(nèi),PCP及其Na鹽可以經(jīng)過(guò)生物體表層肌膚、呼吸道、消化道吸收,在生物體的肝、腎中含量較高,在脂肪、肌肉和腦中的含量較少。因此,PCP在水生生物體內(nèi)的濃度可以直接反映水環(huán)境受PCP的污染情況。生物富集系數(shù)(bioconcentration factors,BCF)用來(lái)表示污染物在生物體內(nèi)的生物富集作用的大小,是描述污染物在生物體內(nèi)累積趨勢(shì)的重要指標(biāo)。Tachikawa等[17]將淡水青鳉魚和海水青鳉魚暴露在一定濃度的PCP中,結(jié)果顯示淡水青鳉魚和海水青鳉魚的BCF值分別為1 680和370,該研究發(fā)現(xiàn)鹽度可以影響PCP在青鳉魚體內(nèi)的富集大小。Kondo等[18]研究發(fā)現(xiàn)青鳉魚體內(nèi)的PCP濃度與其在水環(huán)境中的濃度呈負(fù)相關(guān),魚體內(nèi)的PCP濃度隨其在水環(huán)境中的降低而增加,同時(shí),他們的研究也發(fā)現(xiàn)PCP在魚體中累積能力較2,4-DCP(2,4-二氯苯酚)和2,4,6-TCP(2,4,6-三氯酚)更高,且PCP對(duì)青鳉的BCFs值隨著水體的pH的增大而減小。據(jù)報(bào)道,當(dāng)水體中pH從9降低到5.5時(shí),金魚體內(nèi)PCP的生物富集因子從10增加到125[19]。因此,在評(píng)估PCP對(duì)水生環(huán)境的不利影響時(shí),必須考慮水的pH值。研究發(fā)現(xiàn)暴露在含PCP水溶液中48 h后,鯽魚膽囊對(duì)PCP的富集系數(shù)高達(dá)11 365。PCP會(huì)在草魚膽汁內(nèi)大量積累,并且90%以上為結(jié)合態(tài),暴露時(shí)間越長(zhǎng),PCP濃度增加,48 h殘留量達(dá)到 904 mg/kg,BCF 為 6 027[20]。在 2003 年至 2004年期間,Ge等[21]在江蘇省收集的 55種魚,蝦,螃蟹,青蛙和海龜?shù)葮悠罚瑴y(cè)定樣品體中PCP濃度。PCP濃度范圍從小于方法檢測(cè)限(method detec?tion limit,MDL)0.5 μg/kg 至 61 μg/kg(以單位濕重計(jì)),江蘇省55個(gè)樣本PCP濃度平均值為5.2 μg/kg。許曉國(guó)等[22]研究了江蘇常州市金壇區(qū)的魚塘,發(fā)現(xiàn)在使用過(guò)PCP的水體中,PCP在魚肉中平均殘留度為 0.22 μg/kg,最高為 0.35 μg/kg(以單位干重計(jì)),在魚膽汁中平均殘留度為94.19 μg/L,最高達(dá)167.30 μg/L,高于沒(méi)有使用過(guò)PCP的魚塘魚肉和膽汁中PCP的殘留度。

    2 PCP對(duì)水生生物的作用機(jī)制和毒性效應(yīng)

    2.1 氧化損傷

    目前,關(guān)于PCP對(duì)水生生物的氧化損傷毒性效應(yīng)研究有很多,利用PCP引起的機(jī)體生化效應(yīng)的改變作為敏感的生物指標(biāo)(生物標(biāo)志物),來(lái)評(píng)價(jià)PCP毒性,從而進(jìn)一步為環(huán)境監(jiān)測(cè),提供科學(xué)依據(jù)。李偉民等[23]以超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽(glutathione,r-gluta?myl cysteingl+glycine,GSH)、一氧化氮合成酶(ni?tric oxide synthase,NOS)、丙 二 醛(malondialde?hyde,MDA)等為生物指標(biāo),研究了PCP對(duì)鯽魚肝臟的氧化損傷,在暴露低濃度(0.016 mg/L)的PCP溶液15 d后,觀察發(fā)現(xiàn)在鯽魚肝細(xì)胞中MDA含量提高,SOD活性和GSH含量均降低,表明PCP造成了鯽魚肝臟的氧化損傷效應(yīng)。類似的,張民等[24]通過(guò)細(xì)胞體外毒性實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)PCP對(duì)鯽魚血液淋巴細(xì)胞會(huì)造成毒性影響,在PCP濃度為500 μg/L、1 000 μg/L分別暴露,暴露結(jié)果發(fā)現(xiàn)乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase,LDH)相對(duì)釋放量顯著性增加,LDH釋放量與五氯酚濃度及暴露時(shí)間呈正相關(guān),LDH可作為研究PCP對(duì)鯽魚細(xì)胞毒性的指標(biāo)。一些實(shí)驗(yàn)室為研究PCP對(duì)肝細(xì)胞氧化損傷和凋亡的影響,采用鯽魚肝細(xì)胞原代培養(yǎng)模型,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明PCP使得鯽魚肝臟細(xì)胞MDA含量上升的同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致鯽魚肝細(xì)胞中GSH含量發(fā)生下降,細(xì)胞內(nèi)ROS(活性氧,早已被認(rèn)為是破壞代謝的副產(chǎn)物)顯著增加,這表明了PCP會(huì)通過(guò)影響活性氧ROS的含量來(lái)誘導(dǎo)肝臟細(xì)胞出現(xiàn)凋亡[25]。王輔明等[26]為篩選檢測(cè)低濃度五氯酚對(duì)水生生物毒性效應(yīng)較敏感的指標(biāo),研究了PCP對(duì)鮈鯽的SOD、GSH、熱激蛋白(heat shock protein,HSP)70活性的影響。在相同暴露時(shí)間下,隨著PCP暴露濃度的不斷增大,SOD的活性呈現(xiàn)出先受抑制后被激活的趨勢(shì),GSH和HSP70的含量則無(wú)明顯變化;在相同暴露濃度下,SOD的活性隨PCP暴露時(shí)間的延長(zhǎng)也表現(xiàn)為開(kāi)始被激活后又被抑制的趨勢(shì),GSH和HSP70的含量則無(wú)明顯變化。所以,低濃度PCP暴露下與GSH、HSP70的含量相比,SOD的活性更好地反映了PCP對(duì)鮈鯽幼魚的氧化損傷效應(yīng),說(shuō)明SOD的活性可作為評(píng)價(jià)低濃度PCP對(duì)水生生物毒性效應(yīng)的指標(biāo)。Luo等[27]利用電子順磁共振技術(shù),發(fā)現(xiàn)鯽魚在PCP暴露后可以誘導(dǎo)鯽魚肝臟內(nèi)產(chǎn)生羥基自由基,并且PCP濃度與羥基自由基之間存在濃度效應(yīng)關(guān)系,在0.05 mg/L PCP染毒7天后,谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽(GSH/GSSG)比值與對(duì)照組相比有明顯下降趨勢(shì),說(shuō)明PCP可以導(dǎo)致鯽魚體內(nèi)產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)。房彥軍等[28]通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)的研究發(fā)現(xiàn),存在39個(gè)差異表達(dá)蛋白可能與PCP肝臟毒性效應(yīng)有關(guān)的,并應(yīng)用質(zhì)譜鑒定技術(shù)(mass spectrometry,MS)對(duì)其中18個(gè)差異蛋白進(jìn)行了鑒定。這些差異蛋白主要體現(xiàn)在脂類代謝與轉(zhuǎn)運(yùn)、線粒體能量代謝和氧化應(yīng)激等生物學(xué)過(guò)程當(dāng)中,這些蛋白都能作為稀有鮈鯽肝臟毒性效應(yīng)的標(biāo)志物。

    2.2 急性毒性效應(yīng)

    PCP屬于環(huán)境激素類物質(zhì)[29],對(duì)大多數(shù)魚類,PCP都有很強(qiáng)的毒性。例如,Johnson等[30]研究表明PCP對(duì)斑點(diǎn)叉尾鮰、虹鱒、太陽(yáng)魚、黑頭軟口鰷、大馬哈魚的96h半數(shù)致死濃度(LC50)分別為68 μg/L、52 μg/L、32 μg/L、205 μg/L 和 68 μg/L。Min 等[31]研究發(fā)現(xiàn),PCP對(duì)細(xì)鱗斜頜鲴和青魚的96 h的LC50值分別為 0.09 mg/L 和 0.10 mg/L。洪華嫦等[32]研究了不同質(zhì)量濃度的PCP對(duì)斜生柵藻的毒性效應(yīng),結(jié)果表明在暴露 24 h,48 h,72 h,96 h和 120 h后PCP對(duì)斜生柵藻的半最大效應(yīng)濃度(EC50)分別為0.883 mg/L,0.283 mg/L,0.225 mg/L,0.168 mg/L 和0.192 mg/L,并且PCP質(zhì)量濃度越高斜生柵藻生長(zhǎng)受抑制程度越強(qiáng),當(dāng)PCP的質(zhì)量濃度超0.50 mg/L時(shí),斜生柵藻的生長(zhǎng)基本完全受到抑制。2005年,鄭敏等[33]用PCP染毒斑馬魚來(lái)進(jìn)行胚胎發(fā)育毒性效應(yīng)研究。研究結(jié)果顯示PCP對(duì)發(fā)育不超過(guò)6 h的斑馬魚胚胎具有明顯的抑制效應(yīng),可以導(dǎo)致胚胎畸形發(fā)育甚至是發(fā)育終止。斑馬魚胚胎的致死效應(yīng)敏感強(qiáng)度隨著PCP對(duì)發(fā)育48 h斑馬魚胚胎作用時(shí)間的增長(zhǎng)而增大。其中,LC50值最小的是0 hpf(hours past fertilization,hpf)組,為70.8 μg/L;LC50值最大是 24 hpf組,為831.8 μg/L。潘建林等[34]研究發(fā)現(xiàn)PCP對(duì)小蝦的24 h和48 h的LC50分別為80 mg/L和67.5 mg/L,并且PCP對(duì)大蝦的24 h和48 h的LC50分別為750 mg/L和500 mg/L。有研究報(bào)道,五氯酚對(duì)花翅羽搖蚊幼蟲96 h及10 d的LC50分別為 20.6 mg/kg和 12.5 mg/kg[35]。

    2.3 內(nèi)分泌干擾

    PCP的激素作用影響水生生物的繁殖、發(fā)育和生長(zhǎng),并且PCP不易被氧化,易富積在生物體內(nèi),對(duì)水生生物具有很強(qiáng)內(nèi)分泌干擾效應(yīng),會(huì)導(dǎo)致水生生物生長(zhǎng)畸形,并影響后代繁殖及發(fā)育[36]。

    2.3.1 生殖毒性 佟鈺杰等[37]進(jìn)行PCP對(duì)大型溞蛻皮影響的實(shí)驗(yàn),來(lái)研究PCP的環(huán)境激素作用,結(jié)果表明PCP可抑制大型溞的蛻皮過(guò)程,使大型溞蛻皮時(shí)間延長(zhǎng)。0.01mg/L PCP染毒大型溞48 h,攝食率會(huì)受到顯著的抑制[38]。有研究發(fā)現(xiàn),如果將離體培養(yǎng)的斑點(diǎn)叉尾鮰肝臟細(xì)胞暴露于PCP中,卵黃蛋白原(vitellogenin,VTG)在雄魚肝臟細(xì)胞中的表達(dá)將會(huì)增加,這個(gè)研究發(fā)現(xiàn)表明了PCP可能具有潛在的內(nèi)分泌干擾效應(yīng)[39]。類似的研究還有,如對(duì)日本青鳉進(jìn)行PCP染毒試驗(yàn),經(jīng)過(guò)28 d暴露試驗(yàn),日本青鳉體內(nèi)的芳烴受體活性、雌激素受體活性以及繁殖行為都會(huì)受到PCP的影響。在200 μg/L PCP以下濃度暴露28 d后,日本青鳉雌魚血液中的VTG含量水平和雌魚的產(chǎn)卵量均有所降低,而雄魚血液中VTG明顯提高[40]。Zha等[40]研究發(fā)現(xiàn)PCP染毒日本青鳉能引起雌激素受體和芳香烴受體激活一致的效應(yīng),將100 μg/L PCP染毒超過(guò)2周時(shí),雌性青鳉的產(chǎn)卵能力和平均繁殖力會(huì)發(fā)生顯著下降,在F1代時(shí),200 μg/L PCP影響了后代的孵化率和孵化期,會(huì)造成了嚴(yán)重的生殖損害。研究發(fā)現(xiàn),在0.01 mg/L PCP暴露下,青魚生長(zhǎng)率為52.0%,與對(duì)照組相比其生長(zhǎng)率稍有減小,但并無(wú)顯著性的差異。當(dāng)暴露濃度增加到0.02 mg/L PCP時(shí),其生長(zhǎng)率明顯下降到42.5%,當(dāng)暴露濃度最高達(dá)到 0.08 mg/L PCP 時(shí),其生長(zhǎng)率僅為 14.2%[41]。

    2.3.2 甲狀腺毒性 在20世紀(jì)90年代,研究顯示PCP有潛在甲狀腺破壞作用[42]。Schwarz等[43]研究發(fā)現(xiàn),在PCP暴露下,會(huì)引起鯉魚體內(nèi)的甲狀腺激素(T3和T4)水平產(chǎn)生顯著的變化,激素含量水平的變化會(huì)干擾到鯉魚的甲狀腺內(nèi)分泌系統(tǒng)。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),相比于T4,PCP與甲狀腺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白TTR更易結(jié)合,PCP的這種結(jié)合能力會(huì)導(dǎo)致到達(dá)靶器官和靶細(xì)胞的甲狀腺激素水平降低[44]。Schuur等[45]研究發(fā)現(xiàn),PCP會(huì)對(duì)脫碘磺基轉(zhuǎn)移酶的活性產(chǎn)生影響,其作用機(jī)理是通過(guò)抑制碘甲狀腺原氨酸的硫酸化,對(duì)甲狀腺激素的正常代謝產(chǎn)生影響。有研究發(fā)現(xiàn),慢性暴露于低濃度PCP的水環(huán)境中會(huì)改變斑馬魚血漿甲狀腺激素水平,以及下丘腦-垂體-甲狀腺軸和斑馬魚肝臟中甲狀腺激素信號(hào)傳導(dǎo)和代謝相關(guān)基因的表達(dá),導(dǎo)致斑馬魚發(fā)育異常[46]。

    2.4 遺傳毒性

    有研究發(fā)現(xiàn),在PCP暴露下,PCP會(huì)造成鯰魚染色體出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性損傷,例如染色單體呈現(xiàn)出斷裂、偏離中心、環(huán)狀以及非整倍構(gòu)造。這表明PCP對(duì)水生生物有一定的遺傳毒性作用[47]。Pavlica 等[48]利用微核法研究PCP分別對(duì)鸚鵡螺蝸牛和斑馬貽貝的基因毒性時(shí)發(fā)現(xiàn),PCP可以造成鸚鵡螺蝸牛和斑馬貽貝非常明顯的微核率。并且,當(dāng)PCP≥80 μg/L時(shí)對(duì)斑狀貝 DNA損傷明顯增加[49]。與此同時(shí),F(xiàn)arah等[50]研究證實(shí)了PCP和2,4-二氯酚(2,4-Dichlorophenol,即 2,4-DCP)同樣具有遺傳毒性,暴露在這兩種有機(jī)污染物中,都會(huì)誘導(dǎo)斑點(diǎn)叉尾鮰微核頻率。并且PCP的毒性要高于2,4-DCP。2006年,Zhao等[51]以卵黃蛋白原作為標(biāo)志物,利用幼年金魚肝細(xì)胞原代培養(yǎng)來(lái)研究PCP和TCDD(tetrachlorodibenzo-p-dioxin,四氯二苯并-p-二噁英)的抗雌激素效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)PCP和TCDD可能會(huì)與雌二醇競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合雌激素受體,從而干擾卵黃蛋白原表達(dá),對(duì)金魚幼體有顯著的遺傳毒性。并且,采用五氯酚及其鈉鹽對(duì)鯉魚腎細(xì)胞DNA體內(nèi)和體外進(jìn)行染毒實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),處理組尾距、慧尾長(zhǎng)、Olive尾距、慧尾長(zhǎng) DNA均高于對(duì)照組[52]。馬永鵬等[53]根據(jù)PCP對(duì)稀有鮈鯽血細(xì)胞和肝細(xì)胞DNA的影響的研究發(fā)現(xiàn),PCP會(huì)破壞稀有鮈鯽血細(xì)胞和肝細(xì)胞DNA結(jié)構(gòu),使其出現(xiàn)斷裂、遷移,并且會(huì)明顯損傷其血細(xì)胞和肝細(xì)胞DNA。研究表明,當(dāng)暴露于含有PCP水環(huán)境中時(shí),PCP的濃度越高,PCP對(duì)稀有鮈鯽胚胎CYP1A基因和p53基因mRNA的誘導(dǎo)性表達(dá)影響越大,基因被誘導(dǎo)的程度越大,該結(jié)果說(shuō)明CYP1A基因和p53基因的誘導(dǎo)表達(dá)可以作為評(píng)價(jià)PCP毒性作用的敏感指 標(biāo)[54]。

    2.5 細(xì)胞毒性

    國(guó)內(nèi)外許多文獻(xiàn)已經(jīng)表明PCP對(duì)水生生物具有細(xì)胞毒性。例如,Dimich等[55-57]對(duì)鯽魚肝細(xì)胞進(jìn)行體外毒性試驗(yàn),將鯽魚肝細(xì)胞暴露在低濃度PCP下并觀察不同濃度范圍對(duì)鯽魚肝細(xì)胞的毒性影響。結(jié)果表明,暴露在2.5 μg/L~100.0 μg/L PCP下,PCP對(duì)鯽魚肝細(xì)胞的活性沒(méi)有顯著性的效應(yīng),但暴露在 500.0 μg/L~1 000.0 μg/L PCP范圍內(nèi)時(shí),對(duì)肝細(xì)胞膜的完整性產(chǎn)生明顯的影響,說(shuō)明PCP對(duì)鯽魚肝細(xì)胞具有一定的毒性效應(yīng)。張民等[58]研究了PCP對(duì)鯽魚血液中淋巴細(xì)胞毒性作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在500 μg/L和1 000 μg/L PCP暴露下,LDH相對(duì)釋放量明顯有所增加,這表明PCP破壞了鯽魚血液淋巴細(xì)胞的完整性。房彥軍等[59]將稀有鮈鯽肝細(xì)胞暴露在PCP中,透射電鏡檢測(cè)結(jié)果證實(shí),無(wú)論是低濃度或高濃度暴露組,肝臟細(xì)胞核都產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷,核仁會(huì)擴(kuò)大,線粒體等細(xì)胞器遭到嚴(yán)重?fù)p壞,脂滴大量產(chǎn)生且變大。PCP會(huì)顯著抑制稀有鮈鯽肝細(xì)胞的正常生長(zhǎng),且會(huì)損傷肝細(xì)胞DNA,由此可知PCP具有明顯的肝細(xì)胞毒性。Waneene等[60]進(jìn)行了雄性鯰魚肝細(xì)胞的體外培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),并利用熒光素二乙酸酯測(cè)定(fluorescein diace?tate,F(xiàn)DA)來(lái)評(píng)估細(xì)胞活力,并用Western Blot分析來(lái)評(píng)估暴露PCP后的卵黃發(fā)生素的表達(dá)。從該實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)表明PCP的細(xì)胞毒性作用有較強(qiáng)的劑量-反應(yīng)關(guān)系。在PCP中暴露48 h后,PCP導(dǎo)致細(xì)胞活力降低50%所需的劑量(LD50)計(jì)算為1.987 μg/mL。 Constanze 等[61]用 虹 鱒 肝 細(xì) 胞(RTL-W1)來(lái)評(píng)價(jià)PCP及其代謝物四氯氫醌(tetra?chlorohydroquinone,TCHQ)體外細(xì)胞毒性作用機(jī)制,研究發(fā)現(xiàn)在一定程度上抗氧化劑(如抗壞血酸和槲皮素)能夠減弱PCP和TCHQ的細(xì)胞毒性作用,但特別是在較高的PCP和TCHQ濃度下,抗壞血酸和槲皮素對(duì)細(xì)胞的不利影響會(huì)增大。

    2.6 胚胎、子代發(fā)育毒性

    水生生物體對(duì)外部刺激的敏感性在整個(gè)生命周期中都有所不同,特別是對(duì)于魚類,胚胎和幼魚階段通常是生命周期中最敏感的時(shí)期[62]。Owens等[63]通過(guò)對(duì)青鳉的胚胎發(fā)育實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),PCP會(huì)使得青鳉心血管發(fā)育畸形,每顆卵1 250納克的劑量的PCP就能將90%的胚胎致死。劉紅玲等[64]研究了PCP對(duì)斑馬魚胚胎發(fā)育影響,結(jié)果表明在0 hpf和24 hpf染毒試驗(yàn),在48 h時(shí)五氯酚對(duì)斑馬魚胚胎都表現(xiàn)出最大的毒性,濃度越高,胚胎發(fā)育受抑制的現(xiàn)象越明顯。類似地,有研究也表明PCP會(huì)在大馬哈魚組織中積累,并且能夠影響和改變發(fā)育中的胚胎的生理學(xué)[65]。鄭敏等[66]采用了斑馬魚胚胎發(fā)育技術(shù),對(duì)PCP的胚胎進(jìn)行染毒試驗(yàn)。結(jié)果證實(shí)PCP會(huì)抑制斑馬魚胚胎發(fā)育,會(huì)造成胚胎發(fā)育的畸形、死亡。Yin等[67]的研究表明在短期低濃度PCP暴露下,斑馬魚胚胎發(fā)育會(huì)產(chǎn)生畸形、死亡的原因之一,可能是PCP對(duì)斑馬魚胚胎發(fā)育產(chǎn)生抑制作用,增大了斑馬魚肝細(xì)胞中p53基因的點(diǎn)突變率。蔣琳等[68]將斑馬魚作為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行胚胎發(fā)育毒性測(cè)試,發(fā)現(xiàn)暴露在1 000 μg/L PCP下,斑馬魚胚胎發(fā)育顯著受阻,孵化率幾乎為零。熊力等[69]采用稀有鮈鯽的胚胎作為研究材料,觀察在PCP暴露下引起的胚胎發(fā)育變化,結(jié)果表明在PCP暴露下,稀有鮈鯽胚胎發(fā)育會(huì)延遲,并造成稀有鮈鯽多種畸形,如:脊柱彎曲、心包囊腫、胚胎卵凝結(jié)以及死亡等現(xiàn)象。該研究選擇CYP1A基因和抑癌基因p53作為生物標(biāo)志物,為進(jìn)一步在分子水平上探討PCP的胚胎毒性作用機(jī)制提供了基礎(chǔ)。Ting等[70]為了探索PCP對(duì)早期發(fā)育的影響和潛在機(jī)制,將斑馬魚胚胎暴露于濃度為0,20 μg/L和 50 μg/L的 PCP,之后又進(jìn)行了顯微鏡觀察和cDNA微陣列分析。研究結(jié)果表明,在胚胎發(fā)育初期PCP對(duì)斑馬魚胚胎產(chǎn)生類似Warburg效應(yīng),受影響的胚胎具有發(fā)育遲緩的現(xiàn)象。

    2.7 其他

    PCP對(duì)水生生物還具有免疫毒性、致癌性、致突變性等毒性效應(yīng)[71]。Chen 等[72]研究發(fā)現(xiàn),在PCP暴露下會(huì)降低鯽魚血清中的免疫球蛋白M(IgM)的質(zhì)量濃度,并產(chǎn)生很強(qiáng)的免疫毒性。這種繼發(fā)性效應(yīng)可能是由于PCP的內(nèi)分泌干擾效應(yīng)造成的。近幾年,有關(guān)PCP致癌性對(duì)哺乳動(dòng)物的研究比對(duì)魚類的研究多,且主要是關(guān)于PCP的致癌性和魚類p53基因表達(dá)量的相關(guān)性研究。Zhao等[73]發(fā)現(xiàn)了斑馬魚的p53基因信號(hào)通路和人類調(diào)控機(jī)制類似。徐韻等[74]微核試驗(yàn)和斑馬魚胚胎發(fā)育試驗(yàn)表明,PCP-Na具有一定的致突變性。聶晶磊等[75]還研究發(fā)現(xiàn)PCP對(duì)金魚的Na+-K+-ATPase具有抑制作用,且有濃度依賴性,PCP濃度升高,抑制強(qiáng)度加大。Preston等[76]研究了PCP對(duì)萼花臂尾輪蟲(B.calyciflorus)的毒性作用,發(fā)現(xiàn)急性毒性LC50和繁殖毒性EC50值在靜水條件下分別從738 μg/L和1 082 μg/L減小到在流水條件下262 μg/L和136 μg/L。

    3 結(jié) 語(yǔ)

    綜上所述,PCP是具有POPs特性的化合物,能在水環(huán)境中長(zhǎng)期殘留,并在水生生物體內(nèi)大量累積,對(duì)生物體產(chǎn)生毒害作用,并最終經(jīng)食物鏈危及到人類的健康。但目前,有關(guān)PCP及其代謝物對(duì)水生生物體的毒性效應(yīng)和危害的研究,主要集中在一些浮游生物及魚類,而對(duì)于水環(huán)境中底棲生物的研究,較少見(jiàn)到相關(guān)報(bào)道。有限的研究大多數(shù)停留在組織、器官等整體水平,而在細(xì)胞水平和分子水平的深入研究有限,其致毒機(jī)理與作用機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。因此有關(guān)PCP的水生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng),還有待于進(jìn)一步研究。本實(shí)驗(yàn)室將以底棲生物如夾雜帶絲蚓及我國(guó)特有的鯉科實(shí)驗(yàn)魚種稀有鮈鯽等為實(shí)驗(yàn)?zāi)P?,進(jìn)一步研究PCP對(duì)水生生物的毒理學(xué)效應(yīng)及作用機(jī)制。

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