纳米氧化铝对斑马鱼幼鱼的神经毒性及mTOR基因的作用

作者：陈金; 范蓉; 张萍; 尚楠; 贺凯宏; 葛翠翠; 张玲; 牛侨; 张勤丽^*

来源：环境与职业医学, 2019, 36(05): 431-437.

DOI：10.13213/j.cnki.jeom.2019.18788

• 纳米氧化铝
• mTOR
• 神经毒性
• 氧化应激
• 基因改变
• 斑马鱼

[背景]纳米氧化铝(AlNPs)由于其独特的理化特性,在光电子学、颜料、催化剂和制陶业等领域有着广泛的应用。在生产过程中AINPs可能通过生产制造、加工和废料排放等途径直接或间接地进入环境中,然而现有的毒理学信息不足以评估AlNPs对水生生物、职业暴露人群及公众的潜在风险。[目的 ]本研究旨在探讨AlNPs对斑马鱼幼鱼的神经毒作用及特异性敲低mTOR基因对斑马鱼幼鱼的毒作用。[方法 ]斑马鱼胚胎在受精后6 h分别暴露于6.25、12.5、25.0、50.0、100 mg/L的AlNPs悬浊液,各组均为60颗受精卵。检测幼鱼相应的运动行为学指标,包括:在黑暗状态下的运动能力、趋触反应、光照惊恐反应和黑暗逃避反应;检测氧化应激指标,包括:超氧化物歧化酶活性、乳酸脱氢酶活性;检测幼鱼mTOR和Beclin1基因表达变化。另设置空白对照组、阴性对照组、AlNPs组、mTOR敲低组及mTOR敲低+AlNPs组,在斑马鱼受精卵受精后的20～60 min内,暴露于100 mg/L AlNPs悬浊液,并在显微镜下注射反义寡核苷酸特异性敲低m TOR基因,在受精后第6天检测幼鱼的运动行为学改变。[结果 ]随着AlNPs暴露剂量逐渐加大,斑马鱼在黑暗状态下的自发运动速率呈现逐渐减慢的趋势,在100 mg/L时运动速率低于对照组(P=0.003)。25、50、100 mg/L AlNPs组斑马鱼幼鱼趋触反应明显降低(P <0.05)。在50、100 mg/L时斑马鱼幼鱼光照惊恐反应能力降低(P <0.05)。在25、50、100 mg/L时斑马鱼幼鱼黑暗逃避反应能力降低(P <0.001)。各暴露组超氧化物歧化酶活性均降低(P <0.001);12.5 mg/L及以上组的乳酸脱氢酶活性均降低(P <0.05)。25、50、100 mg/L AlNPs组mTOR基因表达均降低(P <0.05),100 mg/L AlNPs组Beclin1基因表达升高(P=0.003)。与AlNPs组相比,mTOR敲低+AlNPs组斑马鱼光照惊恐反应和黑暗逃避反应能力降低(均P <0.05)。[结论 ]斑马鱼胚胎及幼鱼暴露AINPs可能导致幼鱼运动行为学改变,导致幼鱼产生氧化应激,其机制可能与mTOR基因的表达降低有关。特异性敲低mTOR基因表达使得AINPs对斑马鱼幼鱼毒性增强。

• 单位
  山西医科大学; 公共卫生学院