基本信息
- 项目名称：
- 二恶英慢性暴露对雄性大鼠性激素及PERF15蛋白的影响
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 二恶英是一类氯代芳香族化合物，其中以2,3,7,8-四氯二苯并二恶英(TCDD)毒性最大。本研究旨在探讨二恶英生殖毒性效应和内分泌干扰作用，阐明PERF15蛋白在其毒性机制中的作用，为毒性靶标的探寻奠定一定基础，从而有助于毒性阻断药物的研究，国内尚无相关报道。 本作品以严谨的科学实验为主体，真实的历史事件为依托，辅以直观鲜明的插图，依此通俗易懂的展现形式，普及二恶英相关知识，使大众了解典型内分泌干扰物—二恶英的危害，藉此倡导“尊崇自然、关爱生命”的理念，呼吁社会各界保护环境、珍爱生命，为人与自然的和谐发展尽职尽力建言献策。
- 详细介绍：
- 二恶英是一类氯代芳香族化合物，包括多氯代二苯并-对-二恶英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃（PCDFs），共计210种，其中以2,3,7,8-四氯二苯并二恶英(TCDD)毒性最大。二恶英主要来源于垃圾焚烧和有机氯化合物合成过程，其在环境中难以降解，而且在食物链中具有明显的生物放大作用。人体主要因摄入受污染食物而暴露于二恶英，其在体内蓄积于脂肪，半衰期约为7年。二恶英具有广谱的毒性效应，包括生殖毒性、肝脏毒性、免疫毒性、致癌性和皮肤毒性等。二恶英也为环境中典型的内分泌干扰物。 在越南落叶剂喷洒地区以及意大利萨浮索的流行病学调查显示，男女雄雌比例失调、胎儿畸形率升高以及男性精子数下降等不良结局发生率升高，表明二恶英具有很强的生殖毒性，且对男性的影响更为明显。然而，相关二恶英生殖毒性的实验研究相对较少，报道结果也存在一定的分歧，且对其毒性机制并不十分清楚。故本研究拟通过观察二恶英慢性暴露对雄性大鼠性激素以及精子数的影响，探讨二恶英雄性生殖毒性效应。在探讨二恶英生殖毒性效应的基础上，通过观察二恶英慢性暴露对睾丸PERF15蛋白表达的影响，以期对PERF15蛋白在二恶英生殖毒性中的作用加以理解。研究表明，PERF15蛋白作为一种睾丸特异性脂肪酸结合家族蛋白，对雄性精子发生等生殖功能具有重要的作用，可能与精子数降低有一定的关系。 本研究以雄性SD大鼠为研究对象，将实验动物随机分为高、中、低剂量组和对照组，染毒剂量分别为875、350、140和0 ng/kg/week，对照组仅给予玉米油，每周染毒一次，连续灌胃29周。染毒结束后，以酶联免疫吸附法(ELISA)测定大鼠血清性激素水平，以Western blot免疫印迹法测定睾丸PERF15蛋白表达。 结果表明，二恶英慢性暴露抑制了大鼠体重增加，而且使雄性大鼠血清性激素水平降低。血清性激素水平的紊乱提示二恶英可能扰乱了下丘脑—腺垂体—睾丸性腺轴的正常调节机制。睾酮、FSH水平降低以及睾丸PERF15蛋白表达下调可能与TCDD组附睾尾精子数下降有一定的关系。PERF15蛋白可能为TCDD生殖毒性蛋白靶标之一。本研究有助于二恶英毒性机制的理解，为二恶英毒性靶标的确定提供了一定线索，呼吁大众保护环境、珍爱生命，从根本上杜绝二恶英对人体健康的危害，从而达到一级预防的目的。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的： 探讨二恶英慢性暴露对雄性大鼠精子、性激素以及PERF15蛋白表达的影响；普及拓展相关二恶英知识。 思路： 以雄性SD大鼠为研究对象，不同剂量二恶英染毒29周后，测定血清性激素浓度、精子数以及睾丸PERF15蛋白表达水平等，探讨二恶英慢性暴露对雄性大鼠生殖指标和PERF15蛋白表达的影响；此外，作品采用通俗易懂的展现形式，普及二恶英污染来源、暴露途径和毒性效应等知识，以达到普及宣传的作用。
科学性、先进性及独特之处
- 1、探讨二恶英生殖毒性效应，为二恶英毒性靶标的探寻提供一定科学依据；探讨PERF15蛋白在二恶英毒性机制中作用，此项国内尚无相关报道。 2、作品采用“以严谨的科学实验为主体，以真实的历史事件为依托，辅以直观鲜明的照片和插图”的独特展现形式。 3、将科学研究和知识普及融为一体，作品即面向研究人员又面向公众，不尽能补充完善二恶英毒性资料，而且能普及拓展相关二恶英知识，倡导环保理念。
应用价值和现实意义
- 1、完善二恶英生殖毒性数据资料，为毒性靶标的确定提供一定科学依据，毒性靶标的确定有助于二恶英毒性的防治 2、普及相关二恶英知识，呼吁保护环境、珍爱生命，倡导环保理念 3、作品面向研究人员和公众，兼科学研究与知识普及为一体
学术论文摘要
- 目的 探讨二恶英慢性暴露对雄性大鼠性激素以及PERF15蛋白表达的影响。方法 32只6周龄雄性SD大鼠随机分为4组，高、中和低TCDD组染毒剂量为875、350、140 ng/kg/week，对照组仅给予玉米油，每周染毒一次，连续灌胃29周。染毒结束后，以酶联免疫吸附法(ELISA)测定大鼠血清性激素水平，以Western blot免疫印迹法测定睾丸PERF15蛋白表达。结果 与对照组相比，高、中剂量TCDD组动物体重低于对照组(P<0.05);高剂量TCDD组血清睾酮(T)、黄体生成素(LH)、促卵泡激素(FSH)水平低于对照组(P<0.05)；高、中剂量TCDD组动物附睾尾精子数低于对照组(P<0.05); TCDD组PERF15蛋白表达水平低于对照组。结论 TCDD暴露抑制了动物体重增加，扰乱了血清性激素水平；PERF15蛋白表达下调可能与附睾尾精子数降低有一定关系。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 参赛作品获天津医科大学一等奖 参赛作品获天津赛区特等奖
参考文献
- [1]Rachel Carson(著), 吴国盛(译). 《寂静的春天》.科学出版社, 2008. [2]余莉萍, 李会茹, 孟祥周, 等. 电子垃圾焚烧排放的二恶英对周围大气环境的影响. 环境污染与防治, 2008, 30: 8-11. [3]Kido T, Suzuki R, Hosono T, et al. The testicular fatty acid binding protein PERF15 regulates the fate of germ cells in PERF15 transgenic mice. Develop. Growth Differ, 2005, 47: 15-24. [4]Choi JS, Kim IW, Hwang SY, et al. Effect of 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin on testicular spermatogenesis-related panels and serum sex hormone levels in rats. BJU International, 2008, 101:250-255. [5]Fukuzawa NH, Ohsako S,Wu Q.Testicular cytochrome P450scc and LHR as possible targets of 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) in the mouse. Molecular And Cellular Endocrinology, 2004, 221:87-96. [6]Tatsuo Kido, Ryusuke Suzuki, Tomohiko Hosono, et al. The testicular fatty acid binding protein PERF15 regulates the fate of germ cells in PERF15 transgenic mice. Develop Growth Differ, 2005, 47:15-24.
同类课题研究水平概述
- 二恶英是一类有机氯化合物的总称，包括多氯二苯并-对-二恶英和多氯二苯并呋喃，此类物质在环境中极为稳定，属POPs公约首次列入受控的持久性有机污染物之一。其中以2,3,7,8-四氯二苯并二恶英(TCDD)毒性最大，国内外以TCDD为二恶英类物质的代表，开展广泛的毒理学研究。二恶英主要伴随垃圾焚烧和有机氯化合物的合成过程而产生，毫无工业价值和商业价值，其在生物链具有明显的生物放大作用和脂肪蓄积性，在体内蓄积于脂肪，半衰期约为7年。 二恶英具有肝毒性、免疫毒性、致癌性、皮肤毒性等广谱的生物学效应，也是典型的环境内分泌干扰物，可阻碍、模拟体内正常激素的功能，从而导致内分泌紊乱并引起一系列异常结局。此外，流行病调查显示二恶英可引起男女雄雌比例失调、胎儿畸形率升高以及男性精子数下降等不良结局发生率升高，即表明二恶英可能具有很强的生殖毒性。 国内外对二恶英毒性机制的研究虽取得了一定的进展，表明AhR受体依赖途径为二恶英的主要毒性机制，但对此并不十分清楚，尤其对生殖毒性机制以及生殖毒性效应的研究报道相对更少，且相关生殖毒性效应的报道结果存在一定分歧。二恶英作为一种环境内分泌干扰物，不仅影响亲代生殖系统功能，而且损伤子代生殖功能和生长发育，严重污染可影响人类的繁衍。在我国由于工业发展以及工业危害的转嫁，使人群暴露于二恶英的机会逐渐增多，关注二恶英生殖毒性效应显得尤为迫切。 毒物毒性靶标的确定，不仅有助于毒性阻断药物的研制以及生物监测，对防治毒物中毒具有重要的意义，而且有助于毒物毒性机制的理解，然而国内外研究尚无确定二恶英毒性靶标。研究表明，PERF15蛋白作为一种睾丸特异性脂肪酸结合家族蛋白，对雄性精子发生等生殖功能具有重要的作用，可能与精子数降低有一定的关系。本研究探讨PERF15蛋白与二恶英生殖毒性的关系，探索PERF15蛋白在二恶英生殖毒性机制中所扮演的角色，以期为二恶英毒性靶标的确定提供一定线索。PERF15蛋白与二恶英生殖毒性关系的研究，国内仍为空白。
