双酚A(Bisphenol A,BPA)和氟喹诺酮类(Fluoroquinolones,FQs)抗生素是环境中典型的重要污染物,常存在于水体中。研究表明,一定浓度的FQs抗生素或BPA均可干扰高等脊椎动物骨骼新陈代谢,影响骨骼正常发育。而鱼类终生生活在水中,水环境中广泛存在的FQs和BPA可能通过鳃呼吸或皮肤渗透等方式进入鱼体,干扰鱼类骨骼代谢、影响骨骼正常发育而威胁其生存和种群维持,但其在环境浓度下对水生动物骨骼发育的毒性效应尚不明确。本研究以斑马鱼为研究对象,用1μg/L的BPA和NOR(诺氟沙星)(环境相关浓度)单独暴露雌性斑马鱼90天后与正常雄性斑马鱼进行交配产生子代。通过茜素红和阿尔新兰染色、HE染色、TUNNEL染色观察子代早期骨骼发育情况及组织病理形态改变,ELISA、转录组测序(RNA-Seq)及生物信息学分析基因表达模式变化及其毒性机理。主要研究结果如下:(1)1μg/L的BPA和NOR分别暴露雌性斑马鱼亲鱼90天后,BPA暴露雌性亲鱼导致子代胚胎尾部自主运动频率降低、孵化延迟,幼鱼畸形率增加;而NOR暴露雌性亲鱼其子代胚胎各项发育指标均无显著影响。表明低浓度BPA母本暴露可能会影响斑马鱼的繁育能力,并对胚胎发育产生抑制作用。通过阿尔新蓝软骨染色发现,母本经药物暴露后,两个处理组子代幼鱼的角舌骨长、腭方软骨长缩短,双角舌骨之间的夹角、双迈克尔软骨之间的夹角以及迈克尔软骨与腭方软骨的夹角增大,整体由长窄变为短宽结构,且BPA母本暴露子代软骨角度差异更加显著,随着时间推移二者毒性影响逐渐减小;茜素红硬骨染色发现,两个母本处理组子代骨化面积均减少、光密度值(IselleckchemOD)下降,其中BPA母本暴露对子代影响更加显著。这表明BPA和NOR暴露雌性亲鱼可导致子代幼鱼头部软骨发育畸形,骨化时间延迟、骨骼密度降低。(2)转录组测序分析发现,母本经1μg/L BPA或NOR暴露后4dpf子代分别有448和376个基因发生差异表达,而7dpf子代分别有1202和959个基因发生差异表达。差异表达的基因主要参与了细胞复制、类固醇生物合成和凋亡等生物学进程。细胞色素P450家族的基因在两个处理组中被显著富集,荧光定量显示BPA母本暴露使得子代与维生素D合成的相关基因cyp27b1显著下调,分解其活性形式的基因cyp24a1无变化,且抑制cyp24a1表达的cyp27b1的强诱导剂甲状旁腺激素(PTH)的蛋白水平显著下降,维生素D活性形式1,25(OH)_2D_3显著减少,钙磷比降低;而NOR母本暴露并未改变子代维生素D相关基因表达,活性形式1,25(OH)_2D_3含量有降低趋势但没有显著差异,但降低了PTH和钙磷比。此外,通过ELISA检测发现,药物暴露母本后其子代成骨细胞标记物碱性磷酸酶(ALP)和破骨细胞标记物抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)活性均未发生改变。因此,我们推断药物暴露雌性亲鱼FUT-175后降低了子代Cyp27b1的激素介导的增强子PTH调节的血液中1,25(OH)_2D_3的循环水平,改变了钙磷稳态,造成骨钙的丢失,从而抑制子代骨骼矿化过程,其中BPA雌性亲本暴露对于斑马鱼子代骨化延迟效应较NOR大。(3)氟喹诺酮类药物具有离子螯合剂的作用,1μg/L的NOR暴露雌性斑马鱼亲鱼导致子代(7dpf)镁离子含量显著降低,而1μg/L BPA暴露雌性斑马鱼亲鱼后子代镁离子含量没有显著改变。活性氧的产生是软骨损伤的媒介,GO分析中富集到了medicine management应激相关(对外部生物刺激的反应、对其他生物的反应、生物刺激反应)的通路,ELISA检测发现NOR母本暴露后子代MDA显著增加,H_2O_2含量无显著变化,SOD与CAT酶活力显著升高;而BPA母本暴露后子代幼鱼体内相关的抗氧化酶活力有升高趋势但无显著变化,氧化物含量无显著变化。NOR母本暴露后子代凋亡率显著提高,凋亡相关基因caspase9 m RNA表达显著上调,但两个处理组病理切片无异常。推测用环境相关浓度NOR长期暴露雌性亲鱼螯合了子代软骨中可用Mg~(2+),刺激鱼体产生活性氧,从而诱导软骨细胞凋亡。综上所述,环境浓度BPA或NOR长期暴露雌性斑马鱼可显著抑制子代骨骼发育,导致软骨畸变与硬骨骨化延迟,刺激鱼体产生氧化应激反应,从而诱导细胞凋亡。