碲化镉量子点对家蚕的生殖毒性及作用机制

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• 论文作者：李凯乐 ; 张允虎 ; 鄢思琪 ; 邢瑞 ; 司马杨虎 ; 徐世清
• 年：2016
• 作者机构：苏州大学医学部基础医学与生物科学学院;现代丝绸国家工程实验室;苏州大学农业生物技术与生态研究院;
• 论文关键词：家蚕 ; CdTe QDs ; 生殖腺 ; 毒性 ; 机制
• 会议召开时间：2016-07-01
• 会议录名称：第十二届家（柞）蚕遗传育种暨良种繁育学术研讨会论文集（摘要汇编）
• 语种：中文
• 分类号：O471.1;Q965.9
• 学会代码：ZGCU
• 会议名称：第十二届家（柞）蚕遗传育种暨良种繁育学术研讨会
• 会议地点：中国重庆
• 主办单位：中国蚕学会、国家蚕桑产业技术体系
• 学会名称：中国蚕学会
• 页数：2
• 文件大小：671k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

性腺是纳米量子点(quantum dots,QDs)生物毒性的重要靶器官,但目前还没有敏感和可靠的生殖毒性检测方法。几乎所有关于QDs的生殖毒性研究报告都仅限于雌性,因此,本文研究了碲化镉量子点(cadmium telluride QDs,CdTe-QDs)对无脊椎模式昆虫家蚕两性性腺发育和生殖功能的影响。本文对家蚕5龄第2日幼虫背脉注射每蚕0.32n M的CdTe QDs后,系统评估了QDs对家蚕的生殖毒性。主要结果如下:1.背脉注射的CdTe QDs可很快进入家蚕两性的生殖腺CdTe QDs暴露24 h、48 h后,通过荧光显微镜,分别在家蚕精巢和卵巢中检测到CdTe QDs的特征性绿色荧光。同时,剂量加倍暴露12 h后,通过小动物成像仪,检测到精巢、卵巢组织中都CdTe QDs的特征性绿色荧光,并且QDs-Ala、QDs-Gly处理组的弱荧光腺体比例高于QDs组,同时,QDs向精巢的转移和积累作用强于卵巢。2.CdTe QDs暴露对家蚕成虫产卵与受精产生影响雌雄蛾都接触过QDs后,母蛾产出的卵几乎都不能完成受精,母蛾卵巢中有部分卵也不能产出,显示出严重的生殖毒性。母蛾单独接触过QDs,母蛾的产卵行为有所变化,表现为残留在体内的卵增加,但产出卵受精基本正常。雄蛾单独接触过QDs,与之交配的母蛾产出的几乎都为不受精卵。其中,以QDs530的影响最大,两个表面氨基酸修饰的QDs530-Ala、QDs530-Gly影响稍小。3.CdTe QDs暴露对精巢、卵巢组织形态产生不良影响组织切片结果显示,CdTe QDs暴露影响了生殖腺的正常发育进程,表现为发育迟缓。通过DAPI细胞核染色,进一步观察到了生精囊出现细胞核不同程度的受损。同样,以QDs530的影响最大,两个表面氨基酸修饰的QDs530-Ala、QDs530-Gly影响稍小。CdTe QDs暴露后,体外培养生精囊,生精囊生长发育进程受到影响:分别于注射12h,24h,72h后,取出生精囊进行体外培养,培养直至对照组大部分形成成熟精子束为止。结果显示QDs530组生精囊受到严重的损伤甚至死亡,并且极少形成成熟精子束,QDs530-Gly影响稍小,但也只能形成极少的精子束,而QDs530-Ala表现出良好的减轻毒性影响的作用。4.CdTe QDs暴露引起的生殖毒性是多方面共同作用的结果 QDs诱导生殖腺组织细胞内产生大量ROS,大量ROS的产生对机体造成明显氧化应激压力,造成细胞凋亡。同时,QDs也能破坏线粒体结构,使线粒体碎片化,并产生大量的细胞色素C,启动了caspase8细胞凋亡途径,导致与细胞凋亡有关的Dronc基因上调表达,致使细胞程序性死亡。此外,QDs进入细胞,破坏了溶酶体膜结构,溶酶体渗透性发生改变,释放了大量水解酶,能水解有关抗凋亡蛋白,致使细胞凋亡,凋亡细胞周围的细胞进而吞噬凋亡细胞碎片,使细胞发生自噬。由此可见,QDs对家蚕造成的明显生殖毒性是由多方面共同作用的结果。水溶性CdTe QDs对家蚕生殖系统造成明显影响,并且对雄性的毒性作用更大,表面氨基酸修饰的QDs-Ala,QDs-Gly能减轻这种毒性影响。这种生殖毒性是由于多方面因素共同造成的,进一步有关造成性别性别差异的机制还有待后续研究。本试验结果为深入研究水溶性CdTe QDs的生殖毒性及其生物学、生态学应用提供了重要参考依据。结论:体内和体外联合实验的结果表明,家蚕雄性适合进行纳米量子点的生殖毒性评估。

引文