受城市污水排放影响河流水体中存在各种激素物质，可影响鱼的生长、繁殖和发育。课题组野外调查发现，珠三角地区石马河、淡水河等河流食蚊鱼鱼具有明显的雌雄畸变现象，雄鱼雌性化严重。从食蚊鱼的形态、组织、生标和基因表达上都显示河流中食蚊鱼受到了内分泌干扰。
图6. 珠三角河流食蚊鱼形态畸变现象
另外，各种天然或合成孕激素物质广泛用于人类和动物，包括人类避孕、辅助生殖和疾病治疗、动物繁殖育种控制和生长调节作用。天然排泄或用药后，这些孕激素物质随粪便排放到受纳环境，有可能对环境水体的生物造成不良毒理效应。课题组近期研究发现养猪场污水和粪便中11种孕激素物质，它们包括黄体酮及其衍生物、以及去氢孕酮、醋酸甲羟孕酮和炔诺酮等合成孕激素。养猪污水中孕激素化合物最高浓度达9330 ng/L,而粪样中高达1350 ng/g dw。在养猪场周边水体和土壤也检出相关孕激素污染物。针对养殖废水孕激素污染问题，课题组研究发现厌氧塘加沼气发酵池可有效降低出水孕激素浓度，水相污染物去除率高达80%以上。这种低成本、绿色环保污水处理技术可应用于各种集中养殖场的污水处理，减少污水排放的环境效应。根据课题组另一生态毒理实验研究，鱼长期暴露于不到100 ng/L浓度的孕激素可影响斑马鱼的正常性别分化。不同孕激素有着不同的生态毒理效应，黄体酮(P4)暴露导致雌性鱼比例增加，而炔诺酮(NGT)暴露导致雄性鱼比例增加。这些孕激素物质暴露可以改变鱼体性激素水平和相关基因表达，最终导致水体鱼性别比例失调。
图7：孕激素物质影响斑马鱼性别分化。
我们系统研究了P4和NGT对斑马鱼全生命周期各个发育阶段（胚胎、幼鱼和成鱼）的内分泌干扰效应，发现了幼鱼阶段是最为敏感的发育阶段。P4和NGT对斑马鱼早期胚胎发育阶段的作用特点是相类似的；然而，它们对斑马鱼幼鱼和成鱼阶段的影响特点是不相同的。P4和NGT对胚胎阶段目标基因转录水平的影响，将有可能影响幼鱼性别分化以及干扰成鱼的生殖内分泌系统；而P4和NGT对幼鱼性别分化的影响，也将有可能干扰成鱼的生殖内分泌系统。首次评估了孕激素与雌激素对斑马鱼早期胚胎的复合效应，对于P4和E2联合暴露实验，只有Cyp19a1b和Lhb两个基因的转录水平发生最大的变化，而且是由于E2的作用引起的。对于NGT和EE2联合暴露实验，大部分HPG轴和昼夜节律相关基因的转录水平变化发生在NGT+EE2混合暴露组，而不是NGT和EE2单一暴露组，这说明了NGT和EE2同时存在将会鱼产生更大的风险。实验结果对于了解水环境中同时存在NGT和EE2的生态毒理效应具有重要的参考价值。
References:
(1) Huang GY, Liu YS, Chen XW, Liang YQ, Liu SS, Yang YY, Hu LX, Shi WJ, Tian F, Zhao JL, Chen J, Ying GG (2016) Feminization and masculinization of western mosquitofish (Gambusia affinis) observed in rivers impacted by municipal wastewaters. Scientific Reports. Doi:10.1038/srep20884.
(2) Liu SS, Ying GG, Liu YS, Yang YY, He LY, Chen J, Liu WR, Zhao JL (2015) Occurrence and removal of progestagens in two representative swine farms: Effectiveness of lagoon and digester treatment. Water Research 77, 146-154.
(3) Liang YQ, Huang GY, Liu SS, Zhao JL, Yang YY, Chen XW, Tian F, Jiang YX, Ying GG (2015) Long-term exposure to environmentally relevant concentrations of progesterone and norgestrel affects sex differentiation in zebrafish (Danio rerio). Aquatic Toxicology 160, 172-179.
(4) Liang YQ, Huang GY, Ying GG, Liu SS, Jiang YX, Liu S (2015) Progesterone and norgestrel alter transcriptional expression of genes along the hypothalamic-pituitary-thyroid axis in zebrafish embryos-larvae. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology 167, 101–107.
(5) Liang YQ, Huang GY, Ying GG, Liu SS, Jiang YX, Liu S, Peng FJ (2015) A time-course transcriptional kinetics of the hypothalamic-pituitary-gonadal and hypothalamic-pituitary-adrenal axes in zebrafish eleutheroembryos after exposure to norgestrel. Environmental Toxicology and Chemistry 34, 112–119.
(6) Xie YP, Fang ZQ, Hou LP, Ying GG (2010) Altered development and reproduction in western mosquitofish (Gambusia affinis) found in the Hanxi River, southern China. Environmental Toxicology and Chemistry 29, 2607-2615.