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近距离审视致肥胖化合物: 对水蚤脂质代谢稳态的干扰作用研究

September 8, 2016 论文选读 Comments Off on 近距离审视致肥胖化合物: 对水蚤脂质代谢稳态的干扰作用研究

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水蚤母体对卵的脂质转运

在试验中,TBT 暴露会干扰水蚤母体对卵的脂质转运,如果在生态环境中出现这种毒性效益,将会影响甚大。
© Hajime Watanabe/doi:10.1371/image.pgen.v07.i03

致肥胖化合物可以影响哺乳动物的脂质代谢,诱导动 物的脂质加速积累进而促进体重增加。异常的脂质代谢会 诱发严重的健康问题,包括肥胖、糖尿病和心血管患病风 险的急剧增高。然而,目前为止,我们仍不清楚致肥胖化 合物是如何影响无脊椎动物的。在本期EHP [123(8):813- 819 (2016)]中,研究者测试了一种已知的环境致肥胖化合 物对大型蚤类(Daphnia magna ,一种在淡水中生活的小型 甲壳纲动物)的影响,发现该化合物会影响大型蚤母体与 卵的脂质转运过程,并可能最终干扰该物种的生殖功能。

在本研究中,研究者们让大型蚤暴露于三丁基锡(TBT, 一种有机金属污染物),暴露浓度分别为0.1 μg/L或1.0 μg/L。 TBT是一种曾在涂料中广泛使用的生物杀虫剂,用于防止海 洋无脊椎动物吸附在船体的外壳上,但后来的研究结果表 明,TBT可以在环境中富集,并危害水生生物的生长与繁 殖。TBT可以诱导海蜗牛出现性畸变,即雌性海蜗牛会长出 雄性性器官。小鼠研究也表明,TBT可以增加脂质累积,并 产生持续多代的促体重增长效应。在2008年,国际海运组织 已经严令禁止TBT用作生物杀虫剂。

水蚤是一种在生态毒理学研究中广泛使用的研究模型。 在过去十年中,科学家开始在生物医学研究中将水蚤作为 一种替代物种使用,主要用于评估不同环境应激因素对生 物基因组的影响。本文的资深作者、西班牙巴塞罗那环境 评估与水研究所的生态毒理学家Carlos Barata表示:“我们 希望明确,水蚤作为一种无脊椎动物模型是否可以用于检 测环境化合物的致肥胖效应。”

雌性的水蚤通常会在蜕皮期(脱去外骨骼)孵化出一 窝后代。在蜕皮间期,水蚤将食物中吸收的甘油三酯以脂 滴的形式储存在体内。在蜕皮期,这些储存的脂肪被用于 合成新的甲壳,并转到水蚤所产的卵中;当水蚤完成这一 生理过程后,其体内的甘油三酯水平便会下降。

Barata及其同事观察到了TBT暴露对水蚤生存和繁殖功能的 损伤效应。Barata表示:“我们的研究结果表明,TBT会干 扰水蚤成体与卵之间正常的脂质转移过程”。TBT暴露的 雌性水蚤卵中的脂质水平低于未暴露TBT的雌性水蚤卵。 在经历了蜕皮期后,TBT暴露的雌性水蚤体内残留的脂滴 数量也更多一些。当TBT暴露雌性水蚤的后代发育到成年 期后,其对环境的适应能力更差——这些水蚤无论是生存 还是繁殖功能都受到了损伤。

北卡罗来纳州立大学的环境毒理学家Gerald LeBlanc表示: “我们很久以前就知道TBT可以损伤水蚤的生殖功能。该研 究提供了机制层面的解释。” LeBlanc并未参与该研究。

既往研究表明,TBT可以干扰水蚤的某些激素信号 通路。在本研究中,研究者们发现TBT可以激活脱皮和 生殖相关的信号通路,其上游信号可能是维甲酸X受体 (RXR )基因转录水平的增加。在脊椎动物中,该核受体 是RXR过氧化物酶体增殖物激活受体γ的受体伴侣,二者 同时激活可以刺激脂肪细胞分化和脂质储存。这些受体均 是TBT的已知作用位点。

然而,LeBlanc表示,现在就断言水蚤可以作为研究致肥胖 化合物的模式生物还为时过早。他说:“尽管TBT暴露会影响 脊椎动物的这一分子通路,但该通路在水蚤中并不存在。”

美国加州大学欧文分校发育与细胞生物学教授Bruce Blumberg也同意上述意见,即现在就将水蚤视作研究致肥 胖化合物的模式生物还为时过早。致肥胖化合物是一类可 以通过增加脂肪细胞的数目(或大小),或影响脂质代谢 来促进体重增长的化合物。尽管脂质转运确实是影响动物 生殖能力的重要因素,但Blumberg指出“干扰母体向卵所 进行的脂质转运并不一定会诱导致肥胖效应。” Blumberg 并未参与到该研究中。

美国加州大学戴维斯分校的毒理学家Michele La Merrill 表示,如果某一化合物除了可以诱导哺乳动物增重,还有 能力在生态学意义上对脂质动力学构成干扰,那么其意义 可能不仅仅局限于肥胖。她解释说:“尽管该研究并未对 无脊椎动物的肥胖进行直接评估,但确实表明TBT可以影 响脂质代谢,而这一干扰效应可能带来很大的问题,因为 脂质是实现一系列细胞功能(如维持细胞膜的完整性)的 必需组分。”La Merrill并未参与该研究。

Barata希望该研究会激励更多的科学家探索已知致肥胖化合 物和新型污染物在无脊椎动物中的作用机制。他表示:“这一 领域内可能会发现更多影响环境的新型毒理学机制。”


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Lindsey Konkel,居住在新泽西州的记者,专门报道科学、健康和环境相关问题。

译自EHP 123(8):A219 (2015)
翻译:吕子全

本文参考文献请浏览英文原文
原文链接
http://dx.doi.org/10.1289/ehp.123-A219