環(huán)境污染物的雙相劑量-效應(yīng)與多氯聯(lián)苯雙相劑量-效應(yīng)的作用機(jī)制研究.pdf

1、劑量-效應(yīng)關(guān)系是毒理學(xué)研究的基礎(chǔ)。近年來研究表明，與毒理學(xué)傳統(tǒng)閾值模型( Threshold model)及線性非閾值模型(Linear non-threshold)的描述不同，環(huán)境污染物誘導(dǎo)的生物學(xué)響應(yīng)往往表現(xiàn)出低濃度促進(jìn)、高濃度抑制的雙相劑量-效應(yīng)關(guān)系。雙相劑量-效應(yīng)關(guān)系的存在，對傳統(tǒng)劑量-效應(yīng)模型的正確性提出了質(zhì)疑，對環(huán)境風(fēng)險評估具有潛在而深遠(yuǎn)的影響。
　　 隨著相關(guān)報道的逐年增加，雙相劑量-效應(yīng)關(guān)系逐步得到科學(xué)界認(rèn)可，但

2、其作用機(jī)制并不明確。本論文采用多種生物毒性測試方法對典型污染物誘導(dǎo)的雙相劑量-效應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了驗證。重金屬的發(fā)光菌生物毒性檢測結(jié)果表明，銅、鋅、鎘、鉻(Ⅵ)等4種重金屬處理對淡水發(fā)光菌——青海弧菌(Vibrio qinghaiensis sp. Q67)和海洋發(fā)光菌——明亮發(fā)光桿菌(Photobacterium phosphoreum sp. T3)生長的影響均表現(xiàn)出倒“U”形雙相劑量-效應(yīng)關(guān)系。總體上講，處理濃度小于1 mg/l時，無毒

3、常量重金屬銅、鋅對兩種發(fā)光菌的影響表現(xiàn)為生長促進(jìn)作用，10 mg/l的處理濃度則在各個處理時間點均抑制發(fā)光菌生長。非必需有毒重金屬鎘、鉻(Ⅵ)對兩種發(fā)光菌的毒性抑制作用具有選擇性，淡水發(fā)光菌Q67對鎘處理較為敏感，鉻(VI)對海洋發(fā)光菌T3的毒性抑制作用則更為顯著。
　　 Vero細(xì)胞離體毒性測試結(jié)果表明，無論重金屬鋅還是持久性有機(jī)污染物多氯聯(lián)苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)對Vero細(xì)胞生長的

4、影響均符合雙相劑量-效應(yīng)曲線的描述。處理濃度低于25 mg/l時，重金屬鋅的3種化合物形式均能促進(jìn)Vero細(xì)胞生長，但隨著處理時間的延長，生長刺激效應(yīng)會逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐种谱饔?。處理濃度高?00 mg/l時，鋅鹽顯著抑制細(xì)胞生長，其生長率降至對照的50％以下。不同結(jié)構(gòu)PCBs對Vero細(xì)胞生長的影響表明，低濃度PCBs（濃度小于0.01μg/ml）能刺激Vero細(xì)胞生長，刺激效應(yīng)達(dá)到對照的120％左右。另外，非共面PCB52、 PCB153

5、對Vero細(xì)胞的毒性抑制作用分別大于共平面結(jié)構(gòu)的PCB77和PCB126。
　　 本論文采用Vero細(xì)胞離體毒性測試方法，以共平面PCB126和非共面PCB153作為目標(biāo)污染物，分低劑量刺激、高劑量抑制兩部分對雙相劑量-效應(yīng)關(guān)系的作用機(jī)制進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，無論是共平面結(jié)構(gòu)的PCB126還是非共面結(jié)構(gòu)的PCB153在10μg/ml的處理濃度下均表現(xiàn)出顯著的細(xì)胞毒性。透射電鏡及掃描電鏡測試發(fā)現(xiàn)，PCBs處理會誘導(dǎo)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的顯著變

6、化，PCB153處理細(xì)胞表現(xiàn)出凋亡的形態(tài)特征。激光共聚焦顯微鏡則從細(xì)胞核形態(tài)變化角度證實PCB153以凋亡形式誘導(dǎo)Vero細(xì)胞死亡。流式細(xì)胞術(shù)定量分析表明，與PCB126相比，PCB153能更顯著的誘導(dǎo)Vero細(xì)胞凋亡。PCBs對細(xì)胞膜完整性的破壞是其誘導(dǎo)Vero細(xì)胞死亡的一個可能機(jī)制。PCBs處理引發(fā)的細(xì)胞線粒體功能損傷則可能是非共面PCB153細(xì)胞毒性的一個重要途徑。
　　 低劑量刺激作用機(jī)制研究方面，主要從細(xì)胞周期分布變化

7、及細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激活等方面探討PCBs誘導(dǎo)Vero細(xì)胞生長刺激的可能機(jī)制。低濃度PCBs通過誘導(dǎo)S期細(xì)胞比例的增加實現(xiàn)對Vero細(xì)胞的生長促進(jìn)作用，高濃度PCBs處理導(dǎo)致的細(xì)胞G1期阻滯則是造成PCBs細(xì)胞毒性的原因之一。兩種不同結(jié)構(gòu)的PCB同系物在低劑量暴露誘導(dǎo)細(xì)胞增殖的作用機(jī)制上存在差異：共平面結(jié)構(gòu)的PCB126通過誘導(dǎo)細(xì)胞周期正性調(diào)控蛋白CDK2、 Cyclin D1、 Cyclin E表達(dá)增加、破壞細(xì)胞接觸抑制效應(yīng)實現(xiàn)對細(xì)胞增