QQ客服 官方微博 反馈留言

题名	新型有机卤代化合物的神经毒理学效应与作用机制研究
作者	刘倩
答辩日期	2017-05
文献子类	博士
授予单位	中国科学院大学
授予地点	北京
导师	江桂斌 ; 周群芳
关键词	新型有机卤代化合物 四溴双酚 A衍生物 Emerging Halogenated Organic Compounds 全氟及多氟烷基化合物 Tetrabromobisphenol Aderivatives 神经毒性 Per-and Polyfluoroalkyl Substances 血管舒缓素-激肽系统 Neurotoxicity Plasma Kallikrein-kinin System
其他题名	Neurotoxicological Effects and the Underlying Molecular Mechanisms of Emerging Halogenated Organic Compounds
学位专业	环境科学
英文摘要	新型有机卤代化合物应用广泛，在许多环境和生物介质中频繁检出，存在多 种人体暴露途径和潜在健康风险，有些化合物的人体负荷量相当显著。尽管一些 有机卤代母体化合物的环境健康效应已经引起人们的关注，但是其衍生物或同系 物的毒理学效应仍不清晰，特别是其神经毒理学数据十分匮乏。考虑到神经毒性 评价是环境污染物健康风险评估的重要方面，本研究基于离体和活体模型探讨了 新型有机卤代化合物四溴双酚 A（tetrabromobisphenol A，TBBPA）衍生物和全 氟及多氟烷基化合物（per- and polyfluoroalkyl substances，PFASs）的神经毒性效 应及其穿透血管屏障的分子机制。 体外与体内实验均显示，TBBPA具有显著的神经毒理学效应，其衍生物具 有与母体化合物 TBBPA非常相似的化学结构，但其神经毒理学效应与作用机制 却少有报道。本研究首先以大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞（rat pheochromocytoma cells，PC12）为毒性测试模型，对 TBBPA及其四种主要衍生物的神经毒性效应 进行了筛选分析。结果显示，四溴双酚 A双（2⁃羟乙基醚）（ TBBPA bis(2-hydroxyethyl ether)，TBBPA-BHEE）具有比母体化合物 TBBPA更强的神经 毒性效应，这与其相对较高的亲水性有关。以 TBBPA-BHEE为衍生物代表的进 一步研究显示，这种化合物可以干扰 PC12细胞多巴胺分泌过程及乙酰胆碱酯酶 的活性，影响细胞呼吸链氧化磷酸化过程，并通过 ROS介导的 caspases活化引 起 PC12细胞毒性。TBBPA-BHEE暴露可引起有丝分裂原激活蛋白激酶 （mitogen-activated protein kinases，MAPKs）的持久性激活，并调控甲状腺激素 相关信号通路，但与 TBBPA不同的是，这些效应并不是介导 TBBPA-BHEE细 胞死亡的主要诱因，因此 TBBPA衍生物具有不同于其母体化合物的神经毒性作 用机制。 在 TBBPA-BHEE离体神经毒性研究的基础上，本论文进一步探讨了该物质 的活体神经毒性效应。实验以新生 SD乳鼠为模型，进行了为期 3周的连续滴鼻 给药暴露。对实验动物的行为学研究发现，TBBPA-BHEE暴露可以明显降低大 鼠在转轴上的平衡运动能力，并且减少其在旷场中的自发探索行为，诱导大鼠出 现明显的神经行为学改变。对实验动物的组织病理学分析显示，暴露大鼠出现了 大脑皮层神经元凋亡、小脑梨状神经元凋亡及小胶质细胞活化的现象，表明 TBBPA-BHEE长期经鼻给药可造成明显的脑组织损伤效应。对实验动物大脑皮 层的基因芯片分析显示，TBBPA-BHEE暴露可造成 911个基因上调，433个基因 下调，这些差异表达基因（differentially expressed genes，DEGs）涉及了实验动 物脑神经细胞的基础生物学过程与相关信号通路，为实验动物神经毒理学表型的 出现提供了分子机制阐释。 血管生物学屏障是调控污染物进入靶器官产生毒性的重要环节，例如，血脑 屏障功能损伤对污染物神经毒性效应具有重要影响。血液中血管舒缓素 -激肽系 统（kallikrein-kinin system，KKS）对血管生物学屏障具有重要的调控作用。考 虑到 PFASs与 KKS系统内源激活剂饱和脂肪酸的结构相似，并且它们在人体血 液中的存在广泛而持久，PFASs对血浆 KKS系统的调控作用值得关注。通过离 体、体外和体内实验，本研究首先证实了 PFASs对 KKS的级联激活效应。针对 20种具有不同结构因子的 PFASs的研究显示，这类化合物激活 KKS的效应依赖 于化合物的碳链长度和氟原子饱和度，并且末端基团为磺酸或羧酸时 KKS激活 效应显著。PFASs激活 KKS的分子机制研究表明，这类化合物可与 KKS的起始 酶原凝血因子 XII（Hageman factor XII，FXII）结合，诱导其构型改变并发生自 身剪切激活，进而导致下游的血浆激肽释放酶原（plasma prekallikrein，PPK）及 高分子量激肽原（high-molecular-weight kininogen，HK）的级联激活。分子对接 分析显示，PFASs与 FXII的结合力越强，其激活 KKS的能力越强。 为进一步探讨 PFASs诱导的 KKS激活对血管屏障的调控作用，本论文采用 激活效应较强的 PFHxDA作为 KKS活化剂代表，同时采用较为流行的 PFOS和 PFOA作为对照，研究了 PFASs活化血浆对人视网膜内皮细胞（ human retina endothelial cells，HRECs）旁路通透性的影响。结果显示，PFHxDA活化血浆暴 露可显著增加细胞间通透性，并且这种通透性改变是由细胞间粘合连接蛋白 VE-Cadherein降解内化引起的。KKS系统抑制剂 aprotinin的共孵育显著改善了 由 PFHxDA活化血浆引起的一系列细胞生物学效应，从而有效证明 PFASs诱导 的血管内皮细胞通透性改变是由 KKS系统激活调控的。 本论文揭示了新型有机卤代化合物 TBBPA衍生物和 PFASs的神经毒理学效 应及调控血浆 KKS穿透血管屏障的分子机制，提出了许多新型有机卤代物的衍 生物或同系物具有比其母体化合物如 TBBPA、PFOS或 PFOA更强的毒理学效应 的新观点。本论文研究工作为新型污染物的环境暴露及其健康风险评价提供了新 思路。
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/38664]
专题	生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室
作者单位	中国科学院生态环境研究中心
推荐引用方式 GB/T 7714	刘倩. 新型有机卤代化合物的神经毒理学效应与作用机制研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2017.

个性服务

查看访问统计

相关权益政策

暂无数据

收藏/分享

除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。