植物CytP450和抗氧化酶对土壤菲、芘暴露的生态毒理响应

以玉米(Zea mays L.)为供试植物,草甸棕壤为供试土壤,以微粒体细胞色素P450含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性为指标,进行了土壤菲、芘暴露的生态毒理响应研究.结果表明,菲、芘暴露均能引起植物代谢解毒和抗氧化防御系统的胁迫响应,不同程度引发植物代谢解毒及抗氧化能力的改变.P450酶活性与低浓度菲、芘单-暴露浓度具有相关性(r=0.834,P<0.01),与菲、芘复合暴露浓度负相关,说明菲、芘复合暴露导致代谢解毒能力下降,对植物的代谢解毒具有协同毒性效应;SOD酶活性与菲、芘单一暴露浓度负相关,CAT酶活性与菲、芘单-暴露浓度正相关,POD酶活性与菲的水溶解度正相关,而与芘的总浓度负相关.SOD、CAT和POD酶活性与菲、芘复合暴露浓度均呈正相关,说明菲、芘复合暴露导致氧化损伤程度减弱,对植物的氧化损伤具有拮抗作用.     

类二噁多氯联苯对赤子爱胜蚓生理活性的影响

通过人工土壤法,研究0.1,1,10,100,1000μg/kg类二噁多氯联苯暴露浓度对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)抗氧化酶(SOD酶、CAT酶和GST酶)、抗氧化分子(GSH)、氧化损伤物(MDA)等生理活性指标在第2,7,14,28d时的影响.结果显示,类二噁多氯联苯刺激赤子爱胜蚓生理活性显著增加(P0.05),可诱导蚯蚓抗氧化系统应答启动;不同暴露时间下,受试物浓度与蚯蚓生理活性的相关性分析显示,蚯蚓不同生理活性指标对受试物的最佳响应时间不同,Cu-ZnSOD响应最早(7d),SOD,CAT,GSH,MDA次之(14d),GST响应最迟(28d);在最佳响应时间下,受试物暴露浓度对数与生理活性值对数均存在显著的剂量-效应关系(P0.001)     

类二 多氯联苯对赤子爱胜蚓生理活性的影响

通过人工土壤法,研究0.1, 1, 10, 100, 1000μg/kg类二 多氯联苯暴露浓度对赤子爱胜蚓 (Eisenia fetida)抗氧化酶(SOD酶、CAT酶和GST酶)、抗氧化分子(GSH)、氧化损伤物(MDA)等生理活性指标在第2, 7, 14, 28d时的影响.结果显示,类二 多氯联苯刺激赤子爱胜蚓生理活性显著增加(P<0.05),可诱导蚯蚓抗氧化系统应答启动;不同暴露时间下,受试物浓度与蚯蚓生理活性的相关性分析显示,蚯蚓不同生理活性指标对受试物的最佳响应时间不同, Cu-Zn SOD响应最早(7d), SOD, CAT, GSH, MDA次之(14d), GST响应最迟(28d);在最佳响应时间下,受试物暴露浓度对数与生理活性值对数均存在显著的剂量-效应关系(P <0.001)     

四溴双酚A和镉复合污染对不同生物体的安全阈值

以赤子爱胜蚓（Eisenia fetida）、斑马鱼（Zebrafish）作为受试生物,进行急性毒性试验,死亡率、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）为效应指标,采用基准剂量（BMD）法推导四溴双酚A （TBBPA）和镉（Cd）单一及联合暴露对不同生物体的安全阈值.结果表明,在本研究的试验剂量范围内,蚯蚓、斑马鱼TBBPA、Cd暴露剂量与死亡率、SOD、CAT活性效应指标存在明显剂量-效应关系.单一暴露下,CAT、SOD活性指标最敏感,蚯蚓和斑马鱼的TBBPA安全阈值分别为0.95,0.44mg/L,Cd安全阈值分别为71.17,0.42mg/L.联合暴露下安全阈值小于单一暴露.蚯蚓、斑马鱼TBBPA安全阈值分别为0.33,0.024mg/L,Cd为6.45,0.176mg/L.     

亚致死剂量铜对蚯蚓P450酶和抗氧化酶活性的长期影响

以赤子爱胜蚓(Eiseniafetida)为供试生物,通过人工污染草甸棕壤的方法,研究了暴露于含有亚致死剂量Cu(100、200、300、400mg·kg-1)的土壤中8周时间内蚯蚓体内细胞色素P450含量、谷胱甘肽转移酶(GST)、超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化氢酶(CAT)活性的变化.结果显示,各指标在暴露1周时均无显著变化,但在第8周时各指标均受到显著抑制.P450含量在100mg·kg-1剂量水平下暴露2周时表现出显著的诱导效应;GST、SOD和CAT活性则均在第3周开始表现出显著的诱导效应,且SOD和CAT在100mg·kg-1剂量下即出现诱导现象,而GST则在200mg·kg-1剂量下显现诱导现象.暴露时间大于4周时,P450含量及GST活性开始表现出抑制效应,SOD及CAT活性则在暴露大于6周后显现抑制效应.以上指标对污染物的响应模式为:无显著变化→诱导→抑制.铜是蚯蚓生长的必需元素,蚯蚓自身对Cu的适应机制,以及对铜的长期摄取能危害蚯蚓正常代谢可解释上述响应模式产生的原因.但各指标在对毒性的响应敏感性上存在差异,其中,P450响应最为敏感,而SOD、CAT最不敏感.因此,在生态毒性诊断时,应选择不同指标作为一套指标体系相互补充,以增强污染诊断的灵敏性及长期诊断性.     

蚯蚓细胞色素P450酶系对土壤中芘或苯并[a]芘的响应

以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为受试生物,通过人工污染草甸棕壤微宇宙试验方法,研究了暴露于不同环境浓度芘或苯并[a]芘(添加量分别为0.12、0.24、0.48、0.96 mg·kg~(-1))污染的土壤中14 d后,蚯蚓体内细胞色素P450(CYPs)酶系,如CYPs总量、CYP1A1及CYP2C9活性的变化.结果显示,芘或苯并[a]芘暴露导致蚯蚓CYPs总量、CYP1A1及CYP2C9活性的变化不同.其中,CYPs总量与CYP1A1活性对芘的响应趋势相似:试验3 d后,0.96 mg·kg~(-1)芘导致二者都显著高于对照水平;14 d后,都显著低于对照水平;CYP1A1活性对芘的响应更为敏感.CYPs总量与CYP2C9活性对苯并[a]芘的响应趋势相似:暴露初期,苯并[a]芘最高暴露剂量(0.96 mg·kg~(-1))导致二者都显著低于对照水平;试验结束后,苯并[a]芘最低暴露剂量(0.12 mg·kg~(-1))导致二者都显著高于对照水平,最高剂量暴露导致二者都显著低于对照水平,CYP2C9活性对苯并[a]芘的响应更为敏感.因此,推断CYPs亚酶对污染物的响应具有选择性且亚酶的响应敏感度高于CYPs总量.将CYPs总量与CYP1A1活性结合,或与CYP2C9活性结合分别诊断土壤芘污染或并[a]芘污染,较为准确有效.     

头孢噻肟钠对斑马鱼SOD活性、MDA含量及DNA损伤的影响

研究了不同浓度头孢噻肟钠溶液暴露15 d对斑马鱼肌肉组织中超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)和磷酸化组蛋白H2AX(γ-H2AX)含量的影响.结果表明,低浓度组(1、5 mg·L-1)暴露时,斑马鱼肌肉组织SOD活性呈现不规则变化;随着暴露浓度增加(25 mg·L-1),SOD活性在实验初期(3 d)被抑制,后期逐渐被诱导,并在12 d达到峰值;高浓度(125 mg·L-1)头孢噻肟钠显著抑制了鱼体内SOD活性,6 d时活性达到最小值.进一步测定了斑马鱼肌肉组织中MDA含量的变化,发现其与SOD活性呈负相关性,且在1 mg·L-1和125 mg·L-1暴露时尤为明显.在所选暴露浓度,斑马鱼肌肉中γ-H2AX含量均呈现先升高后降低的变化趋势.1、5、25 mg·L-1浓度组在6 d时达到峰值,125 mg·L-1浓度组在9 d时达到峰值.随着暴露时间的增加,γ-H2AX含量均降至空白水平,表明鱼体对产生的DNA损伤有自我修复功能.本研究表明,斑马鱼对头孢噻肟钠的氧化胁迫反应可能是导致其DNA损伤的重要机制之一.     

NH4-N对牙鲆幼鱼肝中超氧化物歧化酶活性及脂质过氧化物含量的影响

本实验研究了短期内不同NH4-N浓度(1～4 mg/L)暴露对牙鲆幼鱼肝组织中超氧化物歧化酶(SOD)活性和脂质过氧化产物丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明,在本实验剂量及实验时间范围内,牙鲆肝组织中SOD活性随暴露浓度的增加及时间的延长而升高,表现为明显的诱导效应;NH4-N对牙鲆肝组织中MDA含量变化没有明显的影响.     

DEP对蚯蚓抗氧化酶系的影响及DNA损伤

邻苯二甲酸二乙酯(DEP)是一种常见的塑料添加剂,并因塑料制品大量广泛使用而进入土壤环境,但其对土壤动物的毒性及其机制并未完全阐明.本文以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)为研究对象,使其暴露于不同含量DEP的模拟污染土壤,以蚯蚓体内的抗氧化酶活性、ROS含量、GST活性、MDA含量和DNA损伤程度为评估参数,研究含DEP污染土壤对蚯蚓的毒性作用并分析其机制.结果表明,在DEP胁迫作用下,蚯蚓体内的抗氧化酶和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性、活性氧自由基(ROS)均发生变化并导致基因损伤产生.在28d的实验周期内0.1~50 mg·kg-1DEP的胁迫下,ROS含量水平呈现增加状态,存在"剂量-效应"关系,并且过量的ROS引起脂质过氧化反应造成机体内MDA含量增加.在ROS和MDA共同作用下,蚯蚓体腔内的DNA受到损伤并且损伤程度与DEP含量存在"剂量-效应"关系.从实验结果可以看出,DEP可以对蚯蚓机体和DNA造成一定程度的损伤,表现出较强的生态毒理效应.     

镉、苯并(a)芘胁迫对双齿围沙蚕SOD、CAT活性及MDA含量的影响

为评估重金属、多环芳烃单一及复合污染对海洋多毛类抗氧化酶活性及膜脂过氧化水平的影响,分别以镉(Cd)、苯并(a)芘(B[a]P)作为重金属和多环芳烃的代表,研究了Cd、B[a]P及二者复合污染胁迫下双齿围沙蚕(Perinereis aibuhitensis)体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量的响应特征。结果显示:Cd污染胁迫下,双齿围沙蚕体内SOD、CAT活性与Cd没有明显的"剂量-效应"关系,MDA含量则随其浓度升高而升高;B[a]P污染胁迫下,SOD、CAT活性及MDA含量均表现出明显的"剂量-效应"关系;Cd和B[a]P复合污染胁迫下,双齿围沙蚕体内SOD活性低浓度下被诱导,高浓度下被抑制,而CAT活性则随暴露浓度升高先降低然后恢复至对照水平,MDA含量仅在高浓度下被显著诱导(P0.05)。本研究表明,Cd能够干扰B[a]P对沙蚕抗氧化系统的影响,二者复合污染胁迫表现为拮抗效应。     

苯并(a)芘和芘暴露对梭鱼肝脏超氧化物歧化酶活性的影响

在实验生态条件下，浓度范围0．1－0．5ug/L的苯并（a)芘和芘的短期暴露（7d),50ug/L浓度组造成梭鱼肝脏SOD活性先抑制后诱导的效应，5ug/L浓度在7d的暴露中，SOD活性未出现诱导而是抑制。同样在50ug/L浓度下，苯并（a)芘暴露4d后SOD活性出现诱导，而芘在暴露7d后才出现诱导，这间接反映了苯并（a)芘和芘的毒性大小。这些结果说明梭鱼肝脏SOD活性与苯并（a)芘和芘暴露有一定的相关性，可以作为海洋环境多环芳烃污染监测的一种生物标志物。     

Cd、Cu和Pb复合污染对蚯蚓抗氧化酶活性的影响

采用蚯蚓毒性试验和均匀组合设计(Cd:0~15 mg·kg-1,Cu:0~175 mg·kg-1,Pb:0~600 mg·kg-1)方法,以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)为试验蚓种,研究了土壤中重金属Cd、Cu、Pb复合污染对蚯蚓体内超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽硫转移酶(GST)和酸性磷酸酶(AP)活性的影响,为重金属污染土壤的生物学诊断和风险评价提供科学依据.结果表明,Cd、Cu、Pb复合胁迫对蚯蚓SOD、GST和AP活性产生显著的诱导效应,酶活性与重金属含量及其持续时间密切相关:蚯蚓SOD活性在暴露前8 d因受重金属胁迫比第0 d增加了7.4%~240.5%,之后因胁迫过强被抑制,比第8 d下降了19.4%~69.7%.GST活性则在暴露前16 d持续增加了104.3%~217.3%,之后受抑制比第16 d下降了1.2%~40.3%.AP活性随时间呈"促进-抑制-促进-抑制"变化,在第8 d受胁迫比第0 d下降了9.2%~37.8%,至第16 d产生适应比第8 d增加了37.2%~117.2%,但最终因胁迫过强比第16 d下降了24.3%~34.0%.回归分析表明,Pb和Cd-Cu-Pb对SOD活性的产生影响最为显著,Cd和Cu则显著影响了GST和AP活性.     

全氟辛烷磺酸对蚯蚓体内4种酶活性的影响

采用人工土壤法,研究了不同暴露浓度的全氟辛烷磺酸(PFOS)对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)体内过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性及蚯蚓细胞色素P450(CYP450)含量的影响。研究结果表明,各指标敏感性总体为CYP450>CAT>GSH-PX>SOD。人工土壤试验中PFOS诱导CYP450含量增加,同时又抑制CAT活性。试验第4天时,50mg/kg处理组CAT活性是对照组的2.83倍,SOD活性达到190.769 U/mg,是对照组的2.19倍;12.5 mg/kg处理组GSH-PX活性最高,CYP450含量是对照组的3.85倍。PFOS暴露浓度与蚯蚓CAT、SOD和CYP450活性存在剂量-效应关系,在PFOS环境污染诊断时,可将第4天时的CAT、GSH-PX活性和CYP450含量作为生物标志物。为赤子爱胜蚓体内抗氧化酶和CYP450作为PFOS污染的早期诊断和生态风险监测生物标志物的可行性提供科学依据。     

蚯蚓对人工湿地植物抗氧化酶活性的影响

以芦苇、香蒲、美人蕉为供试植物,研究向人工湿地中加入蚯蚓后湿地植物叶绿素含量和抗氧化酶活性的变化,结果表明:(1)向人工湿地中加入蚯蚓后显著增加了湿地植物的叶绿素含量(P<0.05)。(2)蚯蚓加入人工湿地后,降低了湿地植物的MDA含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性,且美人蕉的SOD活性,美人蕉和香蒲的POD活性以及香蒲的CAT活性显著下降(P<0.05)。(3)湿地植物的POD活性与SOD活性和MDA含量呈显著正相关。加入蚯蚓后,人工湿地对COD、TN和TP的去除率分别增加了11.1%、9.5%和6.5%,其原因与蚯蚓能增加人工湿地中植物的叶绿素含量,并降低植物的抗氧化酶活性有关。     

氟对鲤鱼脑抗氧化系统及细胞凋亡的影响

以鲤鱼为受试材料,研究了氟化钠对其脑组织的抗氧化系统、组织结构和细胞凋亡的影响.结果发现,染毒30 d时,随氟化钠浓度的升高,SOD、GSH活性表现为先诱导后抑制的趋势;暴露60 d与90 d后,SOD、GSH活性主要表现为抑制.而MDA水平在整个暴露实验期间均呈增高趋势.暴露90 d后,脑组织切片的显微观察结果显示,氟化钠能导致鲤鱼脑组织血栓形成及各细胞层结构发生病理学改变,并具有剂效相关性.生物检测结果显示,随着氟化钠暴露剂量增大,鱼脑细胞凋亡率的增加与MDA水平的升高呈正相关关系(r=0.9968),而Bcl-2的表达减弱与SOD、GSH活性呈正相关关系(r=0.9198,0.9889).     

土壤Pb暴露下赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的急性毒性和氧化应激反应

根据OECD试验指南,研究了人工土壤铅暴露下赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的急性毒性和氧化应激反应. 结果表明:铅暴露对赤子爱胜蚓14d的LC₅₀(半致死浓度)为2576.76mg/kg,95%置信区间为2388.42~2792.00mg/kg;铅暴露第1、7、14天赤子爱胜蚓的SOD(超氧化物歧化酶)活性,铅暴露第1、14天的POD(过氧化物酶)活性,铅暴露第14天的MDA(丙二醛)含量均与w(Pb)呈良好的剂量-效应关系,但CAT(过氧化氢酶)活性与w(Pb)未呈剂量-效应关系. 赤子爱胜蚓体内3种抗氧化酶对人工土壤铅污染响应的敏感程度为SOD>POD>CAT,SOD作为抗氧化系统的重要酶类可以更好地预测污染物对于赤子爱胜蚓的亚致死毒性.      

土壤Pb暴露下赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的急性毒性和氧化应激反应

根据OECD试验指南,研究了人工土壤铅暴露下赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的急性毒性和氧化应激反应.结果表明:铅暴露对赤子爱胜蚓14 d的LC50(半致死浓度)为2 576.76 mg/kg,95%置信区间为2 388.42~2 792.00 mg/kg;铅暴露第1、7、14天赤子爱胜蚓的SOD(超氧化物歧化酶)活性,铅暴露第1、14天的POD(过氧化物酶)活性,铅暴露第14天的MDA(丙二醛)含量均与w(Pb)呈良好的剂量-效应关系,但CAT(过氧化氢酶)活性与w(Pb)未呈剂量-效应关系.赤子爱胜蚓体内3种抗氧化酶对人工土壤铅污染响应的敏感程度为SODPODCAT,SOD作为抗氧化系统的重要酶类可以更好地预测污染物对于赤子爱胜蚓的亚致死毒性.     

抗氧化酶基因作为多环麝香污染分子标志物研究

为研究土壤中低剂量合成麝香暴露的分子毒理效应,以蚯蚓超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)基因为供试基因,建立mRNA表达水平的Sybr GreenⅠ荧光定量PCR检测方法;并且采用自然土壤染毒实验,检测了吐纳麝香(AHTN)或佳乐麝香(HHCB)胁迫诱导SOD、CAT mRNA的表达水平变化.序列同源性比较与熔解曲线分析表明设计的引物适合供试基因mRNA的检测.SOD与CAT基因构建的荧光定量标准曲线的线性关系分别为0.997和0.994,且PCR扩增效率均接近于100%,故可实现两基因mRNA表达的相对定量分析.土壤染毒暴露28 d后,丙二醛(MDA)含量水平显著升高,表明自由基诱导的细胞氧化损伤是AHTN或HHCB毒性效应的主要途径方式.SOD、CAT mRNA总体表现为上调表达趋势,且表达量与MDA含量呈显著正相关,表明抗氧化酶基因的诱导表达与氧化应激水平有关联.而且,SOD、CAT mRNA表达水平与AHTN或HHCB浓度存在正相关剂量-效应关系.综上表明,SOD与CAT基因可成为潜在的分子生物标志物,用于表征合成麝香污染暴露水平及其毒理效应.     

纳米二氧化钛胁迫对普生轮藻的毒性效应

纳米材料独特的理化性质使其得到了广泛的应用,但其可能带来的生物安全性问题也引起了广泛关注.实验研究了胁迫浓度梯度为0、0.01、0.10、1.0、10、100mg.L-1的纳米二氧化钛(nTiO2)悬浮液单一处理普生轮藻(CharavulgarisL.)的毒性效应,在胁迫24h、48h、72h、96h后分别测定其叶绿素a含量、脂质过氧化物丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性.结果表明,随着胁迫浓度的增加和时间的延长,叶绿素a含量、SOD和CAT活性总体呈下降趋势,而MDA含量呈递增趋势,高浓度剂量组与对照组比较差异极显著,酶的活性降幅也较大,说明急性nTiO2暴露对普生轮藻具有毒性作用,且表现出剂量效应.     

纳米铁对蚯蚓蛋白质含量和抗氧化酶系的影响

采用人工土壤法,研究了不同暴露浓度下纳米铁对赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)体内蛋白质含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)等抗氧化酶活性的影响。结果表明:当纳米铁浓度在10~500 mg/kg时,纳米铁对蚯蚓体内蛋白质含量未产生显著性影响(P0.05)。2 000 mg/kg组比对照组蛋白质含量有明显增加,最高时比对照组增加了74%。蚯蚓体内CAT、SOD和GSH-PX对纳米铁浓度响应不同,在10~100 mg/kg时CAT、SOD和GSH-PX均无响应,当纳米铁浓度在500~2 000 mg/kg时这3种酶的活性变化趋势基本一致,都呈现先增加后降低的趋势。