제브라피쉬 배아에서 Bisphenol A와 4-Cumylphenol의 독성과 비교 대사체 :Toxicity and comparative metabolomics of Bisphenol A and 4-Cumylphenol in Zebrafish embryo

김정은

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김정은 (경성대학교, 경성대학교 일반대학원)

지도교수: 김상헌

발행연도: 2023

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2023

제브라피쉬 배아에서 Bisphenol A와 4-Cumylphenol의 독성과 비교 대사체

김정은 바이오안전학과 2023.01 학위논문

2022

BPA 노출 시간에 따른 제브라피쉬 배아의 대사체 연구

김정은 , 김상헌 환경독성보건학회 심포지엄 및 학술대회 2022.10 학술대회자료

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화학물질에 대한 규제가 강화되면서 다양한 예측 방식을 화학물질 위해성 평가에 활용하는 방법의 필요성이 강조되고 있다. 대표적인 내분비계 장애물질로 알려진 Bisphenol A에 대하여 상관성 방식(Read-Across; RA)으로 분석한 사전 연구를 통해 구조적, 물리적, 화학적 특성과 인체 · 환경 유해성에서 유사한 물질로서 4-Cumylphenol을 선정하였다. 이에 대하여 RA 기반의 유사성 도출 결과의 실제 환경에서 동일한 결과 도출 가능성을 알아보기 위해, 제브라피쉬 배아의 대사체 변화를 분석하여 이들 물질이 미치는 영향을 연구하였다. Bisphenol A와 4-Cumylphenol을 각각 2.7 ~ 28 mg/L, 0.04 ~ 2.56 mg/L 수준으로 120h까지 제브라피쉬 배아에 처리하여 배아의 성장기간 동안 형태 및 생리학적 변화와 대사체 변화를 측정·분석하여 비교하였다.
그 결과 배아독성에 있어서는 두 물질에서 심장막 부종, 난황 부종, 척추 변형, 꼬리 변형과 같은 유사한 형태 및 생리학적 변화가 확인되었다. 또한 LOEC 농도인 5.2 mg/L Bisphenol A와 0.16 mg/L 4-Cumylphenol에 120h 동안 노출시킨 배아로부터 분석된 아미노산 대사체에서는 정상 대조군과 비교하였을 때 두 물질에서 공통적으로 증가 또는 감소하는 대사체는 1,013종, 지질 대사체는 8종으로 확인되었다. 각 물질에서 단독으로 증가 또는 감소를 보이는 대사체는 Bisphenol A 노출군에서 아미노산 대사체는 1,905종, 지질 대사체는 25종, 4-Cumylphenol 노출군에서 아미노산 대사체는 2,177종, 지질 대사체는 29종으로 확인되었다.
이상을 종합적으로 분석하였을 때 기존의 RA분석은 적어도 생태 및 생리학적 수준과 비표적 대사체 프로파일링을 통해 발견된 대사산물의 비교 측면에서 독성유발 기전이 유사한 것으로 확인되었다. 그러나 대사체 발현은 다른 추세(상향 또는 하향조절)를 보여 이에 대한 추가적인 연구가 필요한 것으로 사료된다.

As regulations on chemical substances are strengthened, the need for methods to utilize various prediction methods for chemical risk assessment is being emphasized. Bisphenol A, known as a representative endocrine disruptor, was analyzed through a Read-Across approach and 4-Cumylphenol was selected as a similar substance in terms of structural, physical and chemical properties, human and environmental hazard endpoint.
In order to find out the similarity between the actual environment and RA (Read-Across; RA) results, the effects of two substances were studied by analyzing the metabolic changes of zebrafish embryos. Zebrafish embryos were exposed to a range of BPA concentrations (2.7 - 28 mg/L) and 4-CP concentrations (0.04 - 2.56 mg/L) up to 120 hours. Morphological, physiological and metabolomic changes were compared during the growth period of the embryos.
As a result, similar morphological and physiological changes such as Pericardial edema, Yolk sac edema, bent spine, and bent tail were identified in the two substances in embryonic toxicity. Also, in amino acid metabolites analyzed from embryos exposed to LOEC concentrations of 5.2 mg/L BPA and 0.16 mg/L 4-CP for 120h, 1,013 metabolites and 8 lipid metabolites were identified in common in the two substances compared to the control group. In the BPA exposed group, 1,905 amino acid metabolites and 25 lipid metabolites were identified as metabolites that increased or decreased alone in each material. In the 4-CP exposed group, 2,177 amino acid metabolites and 29 lipid metabolites were identified. Also, The comparison of the effects of two substances a considerable overlap of the most altered biochemical pathways.
When the above was comprehensively analyzed, the existing RA analysis was found to have similar toxicity-inducing mechanisms, at least in terms of comparison between ecological and physiological levels and metabolites found through non-target metabolic profiling. However, the observed metabolites followed different trends (up or down) in some cases, suggesting additional studies are needed.

Ⅰ. 서론 1
1. 연구배경 1
2. 연구목적과 방법 4
Ⅱ. 이론적 배경 8
1. 화학물질의 위해성 평가와 신규접근법 8
2. 동물대체시험과 제브라피쉬 모델의 활용 10
3. 화학물질 독성기전 연구를 위한 대사체학 응용 15
Ⅲ. 연구방법 19
1. 연구대상물질 특징 19
2. 시험물질 및 시약 24
3. 제브라피쉬 배아 독성시험 25
3.1. 제브라피쉬 사육 25
3.2. 시험방법 26
3.3. 통계처리방법 28
4. Bisphenol A와 4-Cumylphenol의 비표적 대사체 분석 29
4.1. 제브라피쉬 배아 노출 29
4.2. LC-QTOF/MS를 활용한 대사체 추출 30
4.2.1. 시료 전처리 30
4.2.2. 아미노산 대사체 분석 32
4.2.3. 지질 대사체 분석 34
4.2.4. 질량분석 데이터 처리 36
Ⅳ. 연구결과 및 고찰 37
1. 제브라피쉬 배아 독성시험 결과 및 고찰 37
2. 비표적 대사체 분석 결과 및 고찰 47
2.1. Bisphenol A와 4-Cumylphenol 노출 후 제브라피쉬 유충의 아미노산 대사체 프로파일링 47
2.1.1. 노출 시간별 대사산물 변화 47
2.1.2. 120시간 노출 후 대사산물 변화 51
2.2. Bisphenol A와 4-Cumylphenol 노출 후 제브라피쉬 유충의 지질 대사체 프로파일링 71
3. 비표적 대사체 분석 기반 Bisphenol A와 4-Cumylphenol의 독성기전 규명 79
Ⅴ. 결론 81
참고문헌 83
Abstract 91

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