PCB153、p,p’-DDE单独及联合对新生期大鼠甲状腺激素的.pdf
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1、 分分 类类 号号 学学 号号 D20D2010781031078103 学校代码学校代码 1048710487 密密 级级 博士学位论文博士学位论文 PCB153、p,p-DDE单独及联合单独及联合 对新生期大鼠甲状腺对新生期大鼠甲状腺激素激素的的 干扰作用及机制干扰作用及机制探讨探讨 学位申请人学位申请人 :严茂胜严茂胜 学科专业学科专业 :劳动卫生与环境卫生学劳动卫生与环境卫生学 指导教师指导教师 :杨克敌杨克敌 教授教授 答辩日期答辩日期 :20201 13 3 年年 5 5 月月 A Dssertation Submitted to Huazhong University of Sc
2、ience and Technology for the Degree of Doctor of Medicine Effects and mechanisms of neonatal exposure to PCB153 and/or p,p-DDE on thyroid hormone in rats Candidate for Ph.D.:Maosheng Yan Academic Advisor:Prof.Kedi Yang Huazhong University of Science and Technology Wuhan,Hubei,430030,P.R.China May,20
3、13 本课题由如下基金资助本课题由如下基金资助 国家自然科学基金“MAPK 信号转导通路在 PCB-153 和p,p-DDE致下丘脑-垂体-甲状腺轴功能紊乱中作用的分子机制研究”(项目编号:30972436)独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已标明引用的内容外,本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:日期:年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完
4、全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密,在_年解密后适用本授权书。本论文属于 不保密。(请在以上方框内打“”)学位论文作者签名:指导教师签名:日期:年 月 日 日期:年 月 日 目 录 中英文缩略词表.1 摘 要.3 Abstract.8 前 言.14 第一部分、PCB153 和 p,p-DDE 单独及联合染毒对大鼠甲状腺及甲状腺激素的影响.17 1 材料和方法.17 2
5、结果.22 3 讨论.38 4 小结.41 第二部分、PCB153 和 p,p-DDE 单独及联合染毒对甲状腺干扰机制探讨.42 1 材料和方法.43 2 结果.51 3 讨论.73 4 小结.79 结 论.80 参考文献.82 综 述.94 博士研究生期间工作小结.110 致 谢.111 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 1 中英文缩略词表中英文缩略词表 Abbr.Full in English Full in Chinese Acry Acrylamide 丙烯酰胺 ANOVA Analysis of variance 单因素方差分析 CYP Cytochrome P450
6、细胞色素 P450 D Deiodinase 脱碘酶 DDT Dichlorodiphenyltrichloroethane 滴滴涕 DEPC Diethylpyrocarbonate 焦炭酸二乙酯 ECL Enhanced chemiluminescence 增强化学发光 ELISA Enzyme linked immunosorbent assay 酶联免疫吸附剂测定实验 ERK Extracellular regulated protein kinases 细胞外调节蛋白激酶 FT3 Free Triiodothyronin,游离 T3 FT4 Free Thyroxine,游离 T4
7、GSH-PX Glutathione peroxidase 谷胱甘肽过氧化物酶 HPT Hypothalamic-Pituitary-Thyroid axis 下丘脑-垂体-甲状腺轴 HRP Horseradish peroxidase 辣根过氧化物酶 MAPK Mitogen-activated protein kinases 丝裂原活化蛋白激酶 MCT8 Monocarboxylate transporters 单梭酸转运蛋白 8 MDA Malondialdehyd 丙二醛 mRNA Messenger RNA 信使核糖核酸 NAC N-acetyl-L-cysteine N-乙酰-L-
8、半胱氨酸 NC Nitrocellulose membrance 硝酸纤维素膜 NIS Sodium iodide symporter 钠/碘转运体 OD Optical density 光密度值 PCB153 2,2,4,4,5,5-hexachlorobiphenyl,2,2,4,4,5,5-六氯联苯 PCBs Polychlorinated biphenyls 多氯联苯 PCR Polymerase chain reaction 聚合酶链式反应 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 2 PND Postnatal Day 出生后 天 PNT Place navigation t
9、est 定位航行实验 POPs Persistent organic pollutants 持久性有机污染物 PMSF Phenylmethylsulfonyl fluoride 苯甲基磺酰氟 p,p-DDE 1,1-dichloro-2,2 bis(p-chlorophenyl)ethylene 滴滴伊 ROS Reactive oxygen species 活性氧 RT Reverse transcriptase 逆转录 RT-PCR Real-time PCR 实时荧光定量 PCR RXR Retinoid X receptor 视黄醇类 X 受体 SD Sprague-Dawley 斯
10、普拉格道来 SDS Sodium dodecylsulfonate 十二烷基磺酸钠 SOD Superoxide dismutase 超氧化物歧化酶 SPT Spatial probe test 空间探索实验 T3 Triiodothyronin 三碘甲腺原氨酸 T4 Thyroxine 四碘甲腺原氨酸 TDCs Thyroid disrupting chemicals 甲状腺干扰物 TEMED Tetramethylethylenediamine N,N,NN-四甲基乙二胺 TG Thyroglobulin 甲状腺球蛋白 THs Thyroid Hormones 甲状腺激素 TPO Thyr
11、operoxidase 甲状腺过氧化酶 TR Thyroid Hormones Receptor 甲状腺激素受体 TRH Thyrotrophin-releasing hormone 促甲状腺激素释放素 Tris Tris(hydroxymethyl)aminomethane 三羟甲基氨基甲烷 TSH Thyroid stimulating hormone 促甲状腺激素 TT3 Total Triiodothyronin 总三碘甲腺原氨酸 TT4 Total Thyroxine 总甲状腺素 TTR Transthyretin 转甲状腺蛋 UGTs Uridine diphosphate glu
12、curonosyl transferases 尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 3 PCB153、p,p-DDE单独及联合对新生期大鼠甲状腺激素的单独及联合对新生期大鼠甲状腺激素的干扰作用及机制探讨干扰作用及机制探讨 博士研究生:严茂胜 导 师:杨克敌 教授 摘摘 要要 甲状腺干扰物(Thyroid disrupting chemicals,TDCs)是指能够作用于下丘脑-垂体-甲状腺轴或直接作用于甲状腺激素受体(Thyroid Hormones Receptor,TR),影响体内甲状腺激素(Thyroid Hormones,THs)代谢及作用的外源性
13、化合物。PCB153 是生物和人体组织中含量最高的 PCBs 同系物,其含量与机体总PCB负荷具有很好的相关性;p,p-DDE是 DDT在环境和机体内存留时间最持久、浓度最高的代谢产物,是环境中 DDT 长残留期的标志物。PCBs 和 p,p-DDE 对人和实验动物甲状腺功能具有明显的干扰作用。本研究以 PCB153 和 p,p-DDE 作为受试物,以新生期 SD 大鼠作为研究对象,给予不同低剂量的 PCB153 和 p,p-DDE,建立大鼠暴露模型;本研究主要观察 PCB153 和 p,p-DDE 单独或联合染毒对大鼠甲状腺生长发育,血清 THs 的影响,并探讨与 THs 合成、分泌、代谢密
14、切相关的机制,旨在为进一步研究此类 TDCs 对甲状腺系统的毒性作用及其机制提供科学依据。第一部分、第一部分、PCB153 和和 p,p-DDE 单独及单独及联合染毒对大鼠甲状腺及联合染毒对大鼠甲状腺及 THs 的影响的影响 目的:PCB153 和 p,p-DDE 单独或联合染毒对大鼠甲状腺及 THs 的影响。方法:对新生期的仔鼠从出生后第 3 天至第 15 天进行染毒,隔天一次,共7 次。按照 1ml/kg体重的剂量,经口灌胃进行染毒。PCB153 单独暴露实验:溶剂对照组,0.025mg/kg PCB153,0.25mg/kg PCB153,2.5mg/kg PCB153。p,p-DDE单
15、独及与PCB153联合暴露实验:溶剂对照组,0.1mg/kg,p-DDE,1mg/kg,p-DDE,10mg/kg p-DDE,0.25mg/kg PCB153+1mg/kg p,p-DDE,2.5mg/kg PCB153+华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 4 10mg/kg p,p-DDE。每次染毒前,称取动物体重(哺乳期);染毒结束后,每周称取动物体重一次。所有动物处死后分离甲状腺、大脑、肝等器官,称重后计算脏器系数。采用 ELISA 试剂盒检测血清中 TT4、FT4、TT3、FT3、TSH、TRH。Morris 水迷宫定位航行实验、空间探索实验衡量动物空间学习记忆能力。结果
16、:与对照组相比,2.5mg/kg PCB153 组大鼠定位航行实验的潜伏期和总路程明显增加,差异有统计学意义(P0.05)。在出生后 21 天时,与对照组相比:0.25mg/kg PCB153、2.5mg/kg PCB153 组甲状腺脏器系数,差异有统计学意义(P0.05)。与对照组相比:p,p-DDE 单独及与 PCB153 联合组甲状腺脏器系数、2.5mg/kg PCB153+10mg/kg p,p-DDE 组肝脏脏器系数升高,差异有统计学意义(P0.05)。对大鼠出生后 21 天(PND21)血清甲状腺激素影响:与对照组相比,0.25mg/kg PCB153、2.5mg/kg PCB15
17、3 组大鼠血清 TT4、FT3、TT3 水平、各染毒组 TRH 水平明显下降,差异有统计学意义(P0.05)。与对照组相比,各暴露组大鼠血清 TT4,FT3(除 0.1mg/kg p,p-DDE 暴露组)明显下降,差异有统计学意义(P0.05)。在出生后 50 天时,与对照组相比,各暴露组大鼠血清TT4、TT3、FT4(2.5 mg/kg PCB153 组)、FT3(0.25 mg/kg PCB153、2.5 mg/kg PCB153)、TSH(0.25 mg/kg PCB153、2.5mg/kg PCB153)水平明显下降,差异有统计学意义(P0.05)。与对照组相比,各 PCB153 组大
18、鼠血清 TRH 水平明显上升,差异有统计学意义(P0.05);与对照组相比,大鼠血清 TT4(各暴露组)、FT4(10 mg/kg p,p-DDE 组)水平明显下降,差异有统计学意义(P0.05)。与 PCB153 同剂量单独暴露组相比:大鼠血清 TT3、FT3 水平在 0.25mg/kg PCB153+1mg/kg p,p-DDE、2.5mg/kg PCB153+10mg/kg p,p-DDE 组明显升高,差异有统计学意义(P0.05)。析因分析表明 PCB153 与 p,p-DDE 联合对大鼠(PND50)血清 FT3 水平影响存在交互作用(F=9.49,P0.05)。结论:PCB153、
19、p,p-DDE 单独和/或联合暴露,会对大鼠甲状腺的生长发育产生影响。PCB153、p,p-DDE 单独和/或联合暴露后,大鼠体内甲状腺激素稳态的遭到破坏。PCB153 可能会对大鼠的学习、空间记忆能力产生不良影响。第二部分、第二部分、PCB153 和和 p,p-DDE 单独及单独及联合染毒甲状腺干扰机制探讨联合染毒甲状腺干扰机制探讨 目的:研究探讨PCB153和p,p-DDE单独及联合染毒对甲状腺的干扰机制。华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 5 方法:采用 ELISA 试剂盒检测血清中 NIS、TG、TPO、TTR、ROS、MDA、GSH-PX、SOD 水平。用 Real ti
20、me RT-PCR 技术检测出生 50 天后大鼠肝脏组织中 TR(TR1、TR1、TR2),脱碘酶(D1,D2),肝组织代谢酶(CYP1A1、CYP2B3、UGT1A1、UGT1A9)、甲状腺激素跨膜转运蛋白(MCT8)、视黄醇类X 受体(RXR)、ERK1/2 信号通路(Kras1、KRaf1、MEK1、ERK1、ERK2)等基因mRNA表达情况,用Western blot检测出生50天后大鼠肝脏组织中TR1、RXR、总 ERK1/2、磷酸化 ERK1/2 的蛋白表达情况。结果:21 天时,与对照组相比:大鼠血清 TPO(各 PCB153 组)、NIS(0.25mg/kg PCB153、2.
21、5mg/kg PCB153 组)水平明显下降,差异有统计学意义(P0.05)。PCB153 染毒对大鼠血清 TG、TTR 水平有性别差异,与对照组同性别相比,雄与雌性大鼠在 0.25mg/kg PCB153、2.5mg/kg PCB153 组 TG、TTR 水平明显下降,差异有统计学意义(P0.05)。与对照组相比,各 PCB153 染毒组大鼠血清 ROS、MDA 水平上升,差异有统计学意义(P0.05);0.25mg/kg PCB153、2.5mg/kg PCB153 组 GSH-PX、SOD 水平明显下降,差异有统计学意义(P0.05)。与对照组相比,各染毒组大鼠血清 ROS(除 0.1m
22、g/kg p,p-DDE 暴露组)水平明显上升,差异有统计学意义(P0.05)。50 天时,与对照组相比,大鼠血清 TPO 水平在各 PCB153 组,TG 水平在 10mg/kg p,p-DDE 组明显下降,差异有统计学意义(P0.05);PCB153 染毒 TTR 水平影响有性别差异,与对照组同性别相比,雌性大鼠在 0.25mg/kg PCB153、2.5mg/kg PCB153 组大鼠血清 TTR 水平明显下降,差异有统计学意义(P0.05)。与对照组相比,各 PCB153 暴露组大鼠血清ROS、MDA 水平上升,差异有统计学意义(P0.05);各 PCB153 暴露组大鼠血清 GSH-
23、PX、SOD 水平明显下降,差异有统计学意义(P0.05)。与对照组同性别相比:雄性大鼠中,肝脏组织 TR1 mRNA 表达水平在各PCB153、10mg/kg p,p-DDE,TR1 mRNA 表达水平在各 PCB153(除 0.25mg/kg PCB153 组)、p,p-DDE 组(除 1mg/kg p,p-DDE 组),TR2 mRNA 表达水平在各 p,p-DDE 组中及联合组明显上升,差异有统计学意义(P0.05);雌性大鼠中,TR1 mRNA 表达水平在 2.5mg/kg PCB153 组、TR1 mRNA 表达水平在10mg/kg p,p-DDE 中,TR2 mRNA 表达水平在
24、 2.5mg/kg PCB153,各 p,p-DDE(除 1mg/kg p,p-DDE 组)组及联合组明显上升,差异有统计学意义(P0.05)。华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 6 析因分析表明,p,p-DDE 与 PCB153 联合对雄性大鼠(PND50)肝脏组织 TR1 mRNA 表达水平的影响存在交互作用(F=10.00,P0.05)。与对照组同性别相比,雄性大鼠肝脏组织 D1 mRNA 表达水平在各 PCB153组中、p,p-DDE 单独及与 PCB153 联合组中,D2 mRNA 表达水平在 2.5mg/kg PCB153 组中明显上升,差异有统计学意义(P0.05);
25、雌性大鼠肝脏组织,D2 mRNA 表达水平在 0.25mg/kg PCB153、2.5mg/kg PCB153、1mg/kg p,p-DDE、10mg/kg p,p-DDE、2.5mg/kg PCB153+10mg/kg p,p-DDE 组中明显上升,差异有统计学意义(P0.05)。与对照组同性别相比,雄性大鼠肝脏组织 CYP1A1 mRNA 表达水平在各PCB153 组、UGT1A1 mRNA 表达水平在各 PCB153 组、各 p,p-DDE 单独组,UGT1A9 mRNA 表达水平在 0.025mg/kg PCB153、2.5mg/kg PCB153 组、各p,p-DDE 组中,CYP2
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