以血红蛋白、红细胞等为靶研究三种双酚A类似物毒性效应与机理

论文摘要

双酚A（BPA）是很多工业生产中必备的原料,.但由于其对健康的危害被一些国家和地区相继限制使用,因此一些BPA结构类似物如双酚S（BPS）、双酚F（BPF）和双酚B（BPB）在工业中被用作BPA 替代物,已在多种环境中检测到,急需对这三种BPA类似物进行研究,为安全使用BPA类似物提供依据。本文在分子水平上以过氧化氢酶（CAT）和牛血红蛋白（BHb）为靶,采用热力学、分子对接和多种光谱学等方法,研究了这三种BPA类似物对蛋白质分子的影响。在分子水平的结果及相关文献研究的基础上.选取三种BPA类似物中分子水平上影响较小的BPB进一步研究,以红细胞（RBCs）为靶,通过测定溶血率、总抗氧化能力（T-AOC）、关键抗氧化酶（T-SOD、GSH-Px、GST和CAT）活性、脂质过氧化产物（MDA）含量和ATP酶活性.从细胞层面研究了BPB对红细胞结构、抗氧化防御系统和功能的影响。与过氧化氢酶的研究结果表明,BPF、BPS结合在CAT的活性位点附近,且BPS中的苯环与CAT氨基酸残基His74中的杂戊环发生电子共扼效应,影响His74的结构,造成CAT分子骨架结构松散、内源性荧光猝灭;而BPB在CAT中的结合位点远离卟啉血红素基团,可能是对CAT分子结构的影响最小的原因。此外,这三种双酚A类似物浓度在5 μM以卜时对CAT分子影响较小。与牛血红蛋白的研究结果表明,BPF、BPS和BPB主要以氢键与BHb结合。BPF和BPS会作用于BHb骨架中的肽键,造成BHb分子骨架松散、二级结构展开、实验体系粒径减小,且BPF与BHb作用过程中增强了 BHb生色团微环境疏水性、BPS的加入造成BHb发生静态猝火。相对来说,BPB浓度增加对BHb结构和氨基酸残基微环境影响较小,因此BPB对BHb分子的影响最小。另外,结果表明这三种双酚A类似物浓度不超过10μM时影响均较小。对人红细胞毒性效应的研究结果表明,一定浓度下BPB对红细胞结构、抗氧化防御系统和功能的影响不大。对红细胞结构的研究结果表明,本实验选取的浓度（小于100μM）BPB对红细胞的溶血率影响不大,对红细胞结构损伤较小。对红细胞抗氧化能力的研究结果表明,低于0.1μM浓度的BPB会诱导机体的抗氧化酶活性上升,来清除体内多余的过氧化物,而当BPB浓度达到11μM,抗氧化能力随着BPB浓度的增加有所降低,导致红细胞轻微的氧化应激。对红细胞功能的实验表明,BPB的加入降低ATP酶活性,可能导致细胞能量代谢、离子运输和信号转导的紊乱,从而影响红细胞的正常功能,但1μM以内的BPB对ATP酶活性影响较小。综上,三种双酚A类似物BPF、BPS和BPB浓度应控制在1 μM以内,且BPB在分子层而上对两种机体重要蛋白质血红蛋白和过氧化氢酶影响较小,在细胞层而上对人红细胞毒性效应较低,可以考虑被用作BPA替代物。论文研究得出了安全的暴露浓度,为安全使用这三种双酚A类似物提供理论依据,并为寻找双酚A替代物提供方法参考和数据支持。

论文目录

中文摘要

ABSTRACT

符号说明

第1章绪论

1 双酚化合物概述

1.1 双酚A类似物的现状与应用

1.2 双酚化合物在环境中的迁移途径

1.3 双酚A类似物毒理学研究进展

2 研究方法与技术

2.1 荧光光谱技术

2.2 同步荧光光谱技术研究进展

2.3 三维荧光光谱法

2.4 共振光散射光谱法

2.5 紫外-可见吸收光谱法

2.6 圆二色谱法

2.7 分子模拟技术

3 研究背景

3.1 氧化应激效应

3.2 血液毒理学研究

4 研究目的、内容与意义

4.1 研究目的

4.2 研究内容

4.3 研究意义

第2章三种双酚A类似物与过氧化氢酶、血红蛋白作用研究

1 前言

2 实验部分

2.1 试剂

2.2 仪器

2.3 实验方法与步骤

3 三种双酚类似物与过氧化氢酶实验结果与讨论

3.1 三种双酚类似物对过氧化氢酶结构的影响

3.2 三种双酚类似物对过氧化氢酶内源性荧光的影响

3.3 确定三种双酚类似物和过氧化氢酶结合区域、结合位点

4 双酚F与血红蛋白实验结果与讨论

4.1 研究双酚F对血红蛋白结构的影响

4.2 研究双酚F与血红蛋白的相互作用

4.3 研究双酚F影响血红蛋白的分子机制

4.4 研究双酚F和血红蛋白结合区域、结合位点

5 双酚S与血红蛋白实验结果与讨论

5.1 研究双酚S对血红蛋白结构的影响

5.2 研究双酚S与血红蛋白的相互作用

5.3 研究双酚S影响血红蛋白的分子机制

5.4 研究双酚S和血红蛋白结合区域、结合位点

6 双酚B与血红蛋白实验结果与讨论

6.1 研究双酚B对血红蛋白结构的影响

6.2 研究双酚B与血红蛋白的相互作用

6.3 研究双酚B影响血红蛋白的分子机制

6.4 研究双酚B和血红蛋白结合区域、结合位点

7 三种双酚类似物不同效应机制探索

8 小结

第3章双酚B对人红细胞毒性效应及机理研究

1 前言

2 实验部分

2.1 试剂

2.2 仪器

2.3 实验方法与步骤

3 实验结果与讨论

3.1 研究双酚B对红细胞结构的影响

3.2 研究双酚B对红细胞抗氧化防御系统的影响

3.3 研究双酚B对红细胞功能的影响

4 小结

第4章研究结论与展望

1 本文主要结论

2 本文不足与展望

参考文献

致谢

发表的论文

参加的科研项目

获奖

学位论文评阅及答辩情况表

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张洵

导师: 刘汝涛

关键词: 双酚类似物,毒性效应,人红细胞,过氧化氢酶,血红蛋白

来源: 山东大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用

单位: 山东大学

基金: 国家自然科学基金(21477067,21777088,U1806216),重点科技创新项目培育基金,高等教育博士学位授权书和教育部博士学位授权书研究基金(708058,20130131110016),山东省科技发展规划(2014GSF117027),山东省自然科学基金(ZR2016YL013)

分类号: X171.5

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以血红蛋白、红细胞等为靶研究三种双酚A类似物毒性效应与机理

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