我院张睿博士近期在环境科学领域主流期刊《Environmental Science & Technology》上发表两篇研究论文：Polychlorinated Diphenylsulfides Activate Aryl Hydrocarbon Receptor 2 in Zebrafish Embryos: Potential Mechanism of Developmental Toxicity和Down-Regulation of hspb9 and hspb11 Contributes to Wavy Notochord in Zebrafish Embryos Following Exposure to Polychlorinated Diphenylsulfides，并已在线刊登。
多氯联苯硫醚（Polychlorinated diphenylsulfides, PCDPSs）作为耐高温润滑剂、阻燃剂、绝缘介质和杀螨剂等工业用化学品，具有环境持久性、可长距离迁移和潜在的生物富集与生物放大的特征，在长江中的检出浓度在ng·L-1的数量级。毒理学研究表明，其对脊椎动物具有致死、生长抑制、肝氧化损伤和生殖异常等危害，具有很高的潜在健康和生态风险。现有研究表明，PCDPSs可以激活哺乳动物和鸟类的芳香烃受体（Aryl hydrocarbon receptor，AHR）并引起下游基因表达。这引出了一个问题，即PCDPSs引起的这些对脊椎动物的损伤作用是否是通过激活AHR介导产生的。解决这个问题可以帮助我们更好地理解PCDPSs的致毒机制，对于其环境风险的防控具有重要意义。
通过与南京大学、华中农业大学、安徽大学、中国水产科学研究院淡水渔业研究中心、加拿大卡尔顿大学、加拿大萨斯喀彻温大学、加拿大环境及气候变化部国家野生动物研究中心等单位合作，通过体内、体外试验、报告基因、转基因斑马鱼、分子动力学模拟、转录组分析、基因敲降、功能获得性突变、胚胎显微注射、扫描电镜等方法，揭示了PCDPSs致脊椎动物死亡（图1）和发育早期脊索波浪形弯曲畸形（图2）的分子/原子机制。研究结果证实了PCDPSs能够以时间和浓度依赖的方式在斑马鱼体内富集，并引起浓度依赖的死亡率和cyp1s mRNA表达的显著升高；发现了PCDPSs能够在COS-7细胞中诱导产生显著的Ahr2-LRG活性，而且受试PCDPSs的半数致死浓度与cyp1s mRNA的表达和Ahr2的激活水平显著相关；揭示了Ahr2配体结合域内的6个关键氨基酸位点(Phe300，Tyr327，Ile330，Cys338，His342和Leu353)与配体类二噁英化合物的相互作用力差异，可能是二噁英和类二噁英化合物对斑马鱼毒性差异的主要原子水平致毒机制；揭示了hspb9和hspb11转录的下调可能是引发PCDPSs导致脊椎动物发育早期脊索波浪形弯曲畸形的分子机制，而胰岛素相关的Irs–Akt–FoxO信号级联引起的生长发育迟缓加重了这种脊索畸形；支持了持久性有机污染物的体内蓄积加重了全球范围的胰岛素抵抗及相关疾病发生的观点。这些研究结果为PCDPSs及其它潜在环境类二恶英化合物的环境风险管控等提供了重要的理论支持及数据参考。
图1 多氯联苯硫醚致脊椎动物死亡的分子及原子机制
图2 多氯联苯硫醚致脊椎动物发育早期脊索波浪形弯曲畸形的分子机制
上述研究受国家自然科学基金、山东省自然科学基金和亚洲必赢测试路线科研启动基金的资助。
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b00366
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b04487
