2016年第11卷第1期,254-260生态毒理学报Asian Journal of EcotoxicologyVol.11,2016No.1,254-260基金项目:国家自然科学基金项目(No.21377118)作者简介:彭涛(1989-),男,硕士生,研究方向为生态毒理学,E-mail :52382967@qq.com *通讯作者(Corresponding author ),E-mail :sunliwei@zjut.edu.cnDOI :10.7524/AJE.1673-5897.20150506001彭涛,王思思,任琳,等.磷酸三苯酯对斑马鱼早期生命阶段的神经毒性研究[J ].生态毒理学报,2016,11(1):254-260Peng T ,Wang S S ,Ren L ,et al.Neurotoxicity of triphenyl phosphate on the early life stages of zebrafish [J ].Asian Journal of Ecotoxicology ,2016,11(1):254-260(in Chinese )磷酸三苯酯对斑马鱼早期生命阶段的神经毒性研究彭涛1,王思思1,任琳2,芮倩倩2,邵璐滢2,孙立伟3,",傅正伟11.浙江工业大学生物工程学院,杭州3100322.浙江工业大学海洋学院,杭州3100323.浙江工业大学环境学院,杭州310032收稿日期:2015-05-06录用日期:2015-05-29摘要:磷酸三苯酯(triphenyl phosphate ,TPP )作为多溴联苯醚类阻燃剂的替代产品,是一类生产和需求量均相当高的有机磷酸酯类阻燃剂,目前已在多种环境介质以及生物体内均有不同程度检出。
由于结构和有机磷农药具有相似性,其对生物的神经毒性值得关注。
本研究以斑马鱼为实验动物,研究了TPP (5 625%g ·L -1)的胚胎发育毒性和行为毒性,并通过检测乙酰胆碱酯酶活性以及神经系统相关基因的转录水平,探讨其可能的毒性机制。
研究发现,TPP 可导致斑马鱼胚胎孵化时间延长,体长变短,心率变慢。
同时,TPP 暴露也可以影响斑马鱼幼鱼在持续光照和明暗周期刺激下的游泳行为,表现为低浓度增加而高浓度降低其游泳速度。
而TPP 暴露后幼鱼乙酰胆碱酯酶活性以及神经发育相关基因转录水平的变化可能是导致其行为毒性的原因。
虽然实验中所设定的暴露浓度高于环境中一般浓度,但TPP 在短期暴露中所表现出的胚胎和神经发育毒性表明TPP 对于水生生物可能存在一定风险,需要进一步研究加以确认。
关键词:有机磷酸酯阻燃剂;胚胎毒性;行为毒性;基因转录;乙酰胆碱酯酶文章编号:1673-5897(2016)1-254-07中图分类号:X171.5文献标识码:ANeurotoxicity of Triphenyl Phosphate on the Early Life Stages of ZebrafishPeng Tao 1,Wang Sisi 1,Ren Lin 2,Rui Qianqian 2,Shao Luying 2,Sun Liwei 3,",Fu Zhengwei 11.College of Biotechnology and Bioengineering ,Zhejiang University of Technology ,Hangzhou 310032,China 2.Ocean College ,Zhejiang University of Technology ,Hangzhou 310032,China 3.College of Environment ,Zhejiang University of Technology ,Hangzhou 310032,ChinaReceived 6May 2015accepted 29May 2015Abstract :Triphenyl phosphate (TPP )belongs to the family of organophosphate flame retardants (OPFRs ).Due to the phase-out of some brominated flame retardants ,the production and use of TPP has gradually increased as alter-natives.TPP is a frequently detected contaminant in the environment and wildlife ,and the effects of TPP on the de-veloping nervous system are of concern since OPFRs are structurally similar to organophosphate pesticides.In this study ,the zebrafish were employed as experimental animal ,and the developmental toxicity of TPP (5 625%g ·L -1)on embryo and the behavioral toxicity on larvae were investigated.Moreover ,in order to explore the underlying mechanisms ,the activity of acetylcholinesterase (AChE )enzyme and the transcriptional responses of nervous sys-第1期彭涛等:磷酸三苯酯对斑马鱼早期生命阶段的神经毒性研究255tem genes were measured.The results showed that TPP exposure delayed the time to hatching,and decreased the heart rate and body length.Additionally,TPP exposure caused the changes of swimming behaviors of larvae in the free swimming or the dark–light–dark photoperiod stimulation test,and resulted in the increase of swimming speed at low concentration while the decrease at high concentration.The changes of AChE activity and transcrip-tional responses of nervous system genes might afford the explanation for the behavioral toxicity.Although the expo-sure concentration of TPP used in this study exceeded the environmental concentration,the developmental toxicity on embryo the behavioral toxicity on larvae after short term exposure demonstrated that TPP might pose a risk to a-quatic organism,and deserved more investigations in the future.Keywords:organophosphate flame retardants(OPFRs);embryonic toxicity;behavioral toxicity;acetylcholinesterase(AChE)磷酸三苯酯(triphenyl phosphate,TPP)是一类生产量相当高的有机磷酸酯类阻燃剂,被广泛用于聚氯乙烯、印刷电路板、胶卷以及液压液中[1]。
在2005年,美国环保局就曾预测,由于多溴联苯醚类阻燃剂被逐步禁用,作为其替代产品,TPP的需求量和生产量都将逐步增加[2]。
TPP本身具有高挥发性,此外,与多溴联苯醚类阻燃剂类似,TPP是通过添加而非化学键结合的方式加入到最终产品中,这也大大增加了其进入环境介质的能力[3]。
多项研究表明,TPP在空气、地表水、沉积物、灰尘以及多种生物体内均有不同程度的检出[3],因此,TPP的环境暴露可能对人类和其他生物产生健康风险,特别在其发育的敏感窗口期尤为引人关注[4]。
研究表明,TPP可通过其在塑料中的沥出和挥发以及液压液的泄露等途径进入水体环境中[5]。
国外研究发现TPP在河流中的浓度一般在低于检测限到几十ng·L-1之间[3,6],而丹麦环保局则曾检测到7900ng·L-1的高浓度[5]。
对于污水处理厂而言,TPP浓度相对较高,挪威的一项研究发现进出水中其浓度分别高达3100 14000ng·L-1和1700 3500ng·L-1[7]。
在我国的地表水中,TPP也是检出频率最高的有机磷酸酯阻燃剂之一。
在华北地区,95%的河流水样中有TPP检出,最高浓度为15.7ng ·L-1,这与松花江和珠江的结果类似[8-10]。
此外,TPP在我国多个城市的自来水中也均有检出,平均值为40.0ng·L-1[11]。
TPP也存于瓶装水中,其浓度可高达14.8ng·L-1[11]。
虽然有学者认为TPP并不是持久性或者可生物富集的[12],但目前发现其在野生生物体内也有检出。
早在1999年,丹麦环保局就曾在鱼体中检测到TPP,其浓度高达600%g·kg-1[5]。
而挪威和瑞典所进行的一系列研究则表明TPP可在鱼类、蟹类以及水鸟中存在[3,7,13-15]。
对于北美地区,在淡水鱼以及大湖区水鸟的血清和鸟蛋中均发现有TPP[16-17]。
但是,关于TPP对生物的毒性,相关研究则非常有限。
有机磷酸酯阻燃剂在结构上和有机磷杀虫剂类似,而后者已被证实可损害脑部发育,具有神经毒性[18]。
因此,有机磷酸酯阻燃剂是否也具有神经毒性值得关注。