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为探究锑(Sb)暴露导致生殖损伤的病理机制,研究人员用 Sb 溶液对雌性斑马鱼进行 18 天急性毒性实验。结果显示,Sb 暴露扰乱斑马鱼体内性激素平衡,引发多囊卵巢综合征(PCOS)和卵巢纤维化。该研究为评估 Sb 污染对水生物种的毒理效应提供理论依据。
在环境与健康领域,近年来,随着工业的飞速发展,各种污染物对生物健康的影响备受关注。锑(Sb)作为一种潜在有毒的类金属,正悄然在环境中扩散。由于采矿和工业活动,锑大量释放到环境里,像斯洛伐克废弃锑矿附近的地下水,锑浓度高达 9300 μg/L;我国湖南锡矿山矿区,饮用水和井水的锑含量也远超标准。这些数据都在警示人们,锑污染已成为一个严峻的问题。
目前,人们已经知道锑具有生物累积性,会对生物体产生遗传毒性、免疫毒性和神经毒性等危害。而且,锑还被归类为环境内分泌干扰化学物质(EDC)和生殖毒物。早期研究发现,在锑冶炼厂工作的女性,自然流产和月经不调的发生率较高。近期研究更是指出,锑能穿透胎盘屏障,影响胎儿发育,还与多囊卵巢综合征(PCOS)存在关联。PCOS 是一种以高雄激素血症、胰岛素抵抗和卵巢纤维化为特征的疾病,孕妇患 PCOS 还可能发展为妊娠期糖尿病(GDM)。然而,关于锑暴露诱导 PCOS 和卵巢纤维化的具体分子机制,尤其是下丘脑 - 垂体 - 性腺(HPG)轴在其中的作用,仍存在许多未解之谜。
为了深入探究这些问题,国内研究人员以斑马鱼为模型展开研究。斑马鱼与人类同源基因的相似度高达 87%,是理想的研究对象。研究人员用不同浓度的锑溶液对雌性斑马鱼进行 18 天急性毒性实验,旨在揭示锑暴露对雌性斑马鱼生殖系统的影响机制。最终研究发现,锑暴露扰乱了斑马鱼 HPG 轴相关激素(如 GnRH、FSH、LH、E2和 T)的平衡,进而引发 PCOS,并伴随卵巢纤维化的发展。这一研究成果发表在《Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology》上,为评估锑污染对水生物种的毒理效应奠定了理论基础。
研究人员开展此项研究时,用到的主要关键技术方法有:采用转录组测序,分析基因表达变化,探寻与锑诱导卵巢纤维化相关的生物学过程和信号通路;运用蛋白质免疫印迹法(Western Blotting),检测相关蛋白的表达水平,进一步验证基因表达变化与蛋白表达之间的关系。研究以成年雌性斑马鱼为样本,在实验过程中设置不同浓度的锑暴露组和对照组进行对比研究。
研究结果具体如下:
- Sb 在斑马鱼卵巢组织中的积累影响内分泌稳态:随着暴露溶液中锑浓度的增加,雌性斑马鱼体内富集的锑含量逐渐增多。同时,HPG 轴相关激素水平发生变化,锑暴露使 GnRH 分泌增加,LH 水平也升高。
- 对卵巢组织的影响:通过天狼星红染色发现,锑暴露的雌性斑马鱼卵巢组织出现明显纤维化。
- 相关机制研究:采用转录组测序和 Western Blotting 技术,经 GO 注释和 KEGG 通路富集分析预测,发现与锑诱导卵巢纤维化相关的生物过程和信号通路,如 ECM 受体、TGF-β/Smad 和 WNT/β-catenin 通路。实验结果表明,锑诱导促纤维化因子 tgf-β3、wnt10a、ctnnb1 的转录水平上调,β-catenin 蛋白表达增加,激活了 WNT/β-catenin 和 TGF-β/Smad 通路。此外,锑暴露还导致 ECM 相关基因 col2a1a、itgb1b.2、lamc1、fn1a 上调,纤维化标记物 α-SMA、Fn1a、col4a2 蛋白表达升高。
研究结论和讨论部分表明,该研究证实了锑对雌性斑马鱼的性腺指数(GSI)、性激素、性腺组织学、卵巢胶原蛋白和卵巢转录组均产生负面影响,说明锑暴露会导致内分泌紊乱,进而引发 PCOS 和卵巢纤维化。研究揭示了锑暴露通过激活 TGF-β/Smad 和 WNT/β-catenin 通路,导致细胞外基质(ECM)异常沉积,推动卵巢纤维化进程。这一研究成果意义重大,不仅加深了人们对锑暴露危害生殖健康分子机制的理解,还为评估环境中锑污染对水生生物及相关生态系统的潜在风险提供了重要参考,为后续的环境保护和生物健康研究指明了方向,有助于制定更有效的防控措施,保护生物免受锑污染的危害。