CdSe/ZnS量子点对稀有鮈鲫胚胎发育的影响及其氧化应激作用

本研究以稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)为对象,研究了不同浓度CdSe/ZnS量子点(QDs)暴露下,稀有鮈鲫胚胎发育过程中自主运动频率、内心率和体长的变化,以及利用体内超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)作为毒性指标,反映CdSe/ZnS QDs暴露对稀有鮈鲫胚胎发育的氧化应激作用.结果显示:CdSe/ZnS QDs对稀有鮈鲫胚胎72 hpf(hours post fertilization)的半致死浓度(LC50)为319.629 nmol·L-1,96 hpf的半致畸浓度(EC50)为203.312 nmol·L-1.CdSe/ZnS QDs暴露不仅影响稀有鮈鲫胚胎死亡率、畸形率、自主运动频率、孵化时间和孵化率,而且使其内心率减缓、体长缩短,导致胚胎卵凝结,心包囊肿,出现脊椎弯曲等多种毒性现象.同时发现,CdSe/ZnS QDs暴露导致稀有鮈鲫体内MDA含量增加以及SOD活力的降低.这表明CdSe/ZnS QDs对稀有鮈鲫胚胎发育具有致畸、致死作用,而氧化应激可能是引起其胚胎致畸、致死的重要机制之一.     

五氯酚对稀有鮈鲫卵黄蛋白原及p53的诱导效应

采用中国特有鱼种稀有鮈鲫为实验动物,研究五氯酚（PCP）对其肝脏卵黄蛋白原（VTG）、VTG基因及抑癌基因p53的诱导效应,评价PCP的内分泌干扰作用,并从蛋白和基因表达水平上筛选PCP检测的敏感生物标志物.1.5、15、40、80、120、150、160μg.L-1PCP暴露稀有鮈鲫,同时设置空白、溶剂对照和17α-雌二醇（EE2）阳性对照,运用SDS-PAGE,ELISA法检测经PCP暴露后稀有鮈鲫肝脏VTG蛋白的表达差异;克隆稀有鮈鲫新的VTG和p53基因序列片段,运用实时荧光定量PCR方法检测PCP暴露对基因表达的影响.结果表明,40、80、120、160μg.L-1PCP均能诱导雌雄稀有鮈鲫肝脏VTG蛋白的表达,具有显著的浓度-效应关系;1.5、15、150μg.L-1PCP暴露后,雄性稀有鮈鲫肝脏VTG和p53基因表达均明显升高,具有显著的浓度-效应和时间-效应关系.证明PCP具有雌激素效应,稀有鮈鲫肝脏的VTG蛋白、VTG及p53基因可作为PCP检测的敏感分子生物标志物.     

氨氮对稀有鮈鲫胚胎及卵黄囊期仔鱼的毒性效应研究

为探究氨氮溶液暴露对鱼类早期发育阶段产生的毒性,本研究选取中国特有种稀有鮈鲫为试验材料,观察并记录了胚胎至卵黄囊期仔鱼发育过程中一些具代表性的毒理学终点,同时选取了氨转运体蛋白Rhbg基因作为毒性指标,反映暴露在氨氮溶液中的稀有鮈鲫胚胎的Rhbg基因表达变化情况.结果表明,本研究所选取的氨氮溶液暴露影响了胚胎及仔鱼的孵化率、死亡率、心率减缓和心律不齐、未形成功能性的鳔、体长体重的降低以及心包、卵黄囊水肿的发生等多种毒性效应,对其它毒理学终点有较为微弱的影响.氨氮溶液的暴露影响了氨转运体蛋白Rhbg基因的表达变化,特别是在72 h时显著性影响了Rhbg基因的表达变化,Rhbg基因在稀有鮈鲫胚胎时期氨氮转运方面可能有着重要的功能.     

溴氰菊酯对稀有鮈鲫早期生命阶段发育和内分泌干扰毒性

采用半静态水体暴露方式研究了水中溴氰菊酯对稀有鮈鲫早期生命阶段的发育毒性与内分泌干扰效应.结果表明,影响稀有鮈鲫胚胎孵化的LOEC (最低可观察效应浓度)>3.0μg/L;影响稀有鮈鲫仔鱼发育畸形和死亡指标的LOEC和NOEC (无可观察效应浓度)分别为1.0和0.33μg/L.低至0.04μg/L的溴氰菊酯暴露便可显著下调稀有鮈鲫幼鱼体内雄激素受体基因(AR)表达量并上调甲状腺激素受体基因(TRβ)表达量;0.11μg/L的溴氰菊酯暴露可以下调稀有鮈鲫幼鱼体内雄激素受体基因(AR)、雌激素受体基因(ER1、ER2b)和芳香烃受体基因(AhR1a)的表达量,并上调甲状腺激素受体基因(TRβ)表达量;0.33μg/L的溴氰菊酯可以下调稀有鮈鲫幼鱼体内雄激素受体基因(AR)、雌激素受体基因(ER1、ER2b)、芳香烃受体基因(AhR1a、AhR1b、AhR2)的表达量,并诱导甲状腺激素受体基因(TRβ)表达量的上调.上述作用浓度水平已经处于多个天然水体中溴氰菊酯的检出浓度范围,因此,关于水体残留溴氰菊酯对鱼类的内分泌干扰效应必须予以重视.     

稀有鮈鲫HMGR基因全长克隆及雄鱼经五氯酚暴露基因表达的分析

3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase,HMGR)是甲羟戊酸(mevalonic acid,MVA)途径中的第一个关键限速酶.克隆稀有鮈鲫HMGR基因全长,分析该基因在不同组织及雄鱼经不同浓度五氯酚(pentachlorophenol,PCP)暴露的表达差异,探索PCP对类固醇激素前体(胆固醇)合成水平基因转录调控的内分泌干扰机制.采用同源克隆策略及cDNA末端快速扩增技术(rapid-amplification of cDNA ends,RACE),从稀有鮈鲫肝脏中首次克隆得到3 101碱基(bp)的HMGR基因cDNA全长,基因命名为GrHMGR(GenBank accession No:KF885724).GrHMGR编码884个氨基酸,系统发育树分析表明,GrHMGR编码的蛋白与其他鱼类来源的HMGR氨基酸序列同源性较高.Real-time PCR分析表明GrHMGR的表达有组织特异性,在大脑,性腺和肝脏中均有表达,性腺中表达量最高.稀有鮈鲫雄鱼经不同浓度PCP暴露后,GrHMGR在大脑和性腺的表达随PCP浓度的增加显著下降,然而在肝脏组织中表达趋势有所不同.HMGR的表达下降会减少胆固醇的合成.说明PCP暴露会通过干扰稀有鮈鲫的胆固醇合成途径,进而对内分泌系统产生影响.     

基于SCGE的五氯酚对稀有鮈鲫DNA损伤的研究

采用单细胞凝胶电泳(SCGE)技术,研究了在不同的染毒时间内不同浓度的五氯酚(PCP)对稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)血细胞和肝脏细胞DNA的损伤.结果显示,各PCP染毒组细胞彗星尾部DNA含量 (%DNAT) 和彗星尾长(TL) 显著增加,与空白对照组比较,差异极显著(P0.926,说明在实验浓度范围内, 存在显著的浓度-效应关系.在同一浓度下,随着暴露时间的增加,处理组%DNAT和TL逐渐增加,存在显著的时间-效应关系.由于PCP可引起稀有鮈鲫血细胞和肝脏细胞DNA的严重损伤,因此稀有鮈鲫血细胞和肝脏细胞DNA的损伤可作为PCP遗传毒性的指示.     

封闭群稀有鮈鲫对几种常见化学品的敏感性

采用96h急性毒性试验检测了稀有鮈鲫封闭群和野生群对重铬酸钾、五氯酚、氯化汞、对氯苯胺、氯化镉等几种常见化学品的敏感性差异,并通过7d亚慢性毒性试验以及胚胎-卵黄囊吸收阶段毒性试验检测了对氯苯胺、氯化镉对稀有鮈鲫封闭群的亚慢性毒性.急性毒性试验结果表明,Cr6+、五氯酚、Hg2+、对氯苯胺和Cd2+对稀有鮈鲫封闭群的96h LC50分别为69.0mg/L,111.4,56.9μg/L,35.5,12.2mg/L;Cr6+对封闭群的96h LC50低于野生群(99.8mg/L)(P0.05).胚胎-卵黄囊吸收阶段和7d亚慢性毒性测试结果表明,Cd2+和对氯苯胺暴露后封闭群在孵化率、畸形率、死亡率、生长等方面均表现出毒性效应,其中生长指标更为敏感.以生长为观测指标,2种试验的结果无显著差异,对Cd2+的NOEC均为0.1mg/L,胚胎-卵黄囊吸收阶段试验中对氯苯胺的NOEC为2mg/L,7d亚慢性毒性试验中对氯苯胺的NOEC为4mg/L.本研究证明了稀有鮈鲫封闭群对化学药品的敏感性高,可作为化学品生态毒理学测试的种源.     

双氯芬酸和醋氨酚对稀有鮈鲫早期生活阶段的毒性效应

随着非甾体抗炎药（NSAIDs）的持续使用与排放,世界各地的地表水、海水、地下水、污水厂进出水中均已频繁检测到该类药物,这对生态系统中各种非靶标生物造成了一定威胁.本研究评价了两种典型的非甾体抗炎药-双氯芬酸（Diclofenac）和醋氨酚（Acetaminophen）对中国特有物种稀有鮈鲫（Gobiocypris rarus）早期生活阶段的毒性效应.实验结果显示,醋氨酚的毒性较弱,当浓度达到48.4 mg·L^-1（NOEC）时,稀有鮈鲫的孵化率、死亡率、异常率、全长和干重均未表现出明显的中毒症状;而双氯酚酸的毒性则较强,当浓度达17.8 mg·L^-1（LC₁₀）时,即可导致稀有鮈鲫孵化率下降,当浓度达到10.2 mg·L^-1（LOEC）时,即可造成幼鱼外观和行为的显著异常,表明双氯芬酸对稀有鮈鲫的孵化和生长均产生了一定的致毒效应.同时,根据稀有鮈鲫和几种常用模式生物之间的孵化率、孵化后存活率、体长和双氯芬酸敏感性的比较结果,可认为稀有鮈鲫适用于污染物对鱼类早期生活阶段毒性效应的评估.     

海洋青鳉胚胎不同发育阶段对120#燃料油毒性敏感性的比较

本研究考查了120#燃料油分散液（WAFs）对海洋青鳉（Oryzias melastigma）胚胎的毒性效应,测试其各发育阶段对WAFs的敏感性。将6 hpf（受精后小时数）、18 hpf和30 hpf的海洋青鳉胚胎分别暴露于不同浓度的WAFs中,并于暴露之后的12、24、48、72、96 h进行观察、记录并计算胚胎的蓝囊综合症（blue sac disease,简称BSD）指数、孵化率、心率以及半数致死浓度LC₅₀值等指标。结果表明,WAFs暴露可以对海洋青鳉胚胎发育产生明显的毒性影响,包括发育畸形、孵化率和心率下降、死亡率上升等现象,并伴随着明显的时间-剂量效应。各项指标对于WAFs暴露的敏感性各不相同,以BSD指数和孵化率变化更为明显。胚胎对于120#燃料油毒性的敏感性随着发育呈现逐渐下降的趋势,随着暴露起点的延后,毒性影响逐渐减小。但是,WAFs对海洋青鳉胚胎心率的影响主要作用于心脏发育阶段。     

稀有鮈鲫在鱼类胚胎急性毒性试验中的适用性研究

为了验证我国本土鱼种稀有鮈鲫（Gobiocypris rarus）在鱼类胚胎急性毒性试验的适用性，评价其在鱼类替代试验中的应用潜力，选取3，4-二氯苯胺和五水硫酸铜，按照《OECD化学品测试准则No.236鱼类胚胎急性毒性试验》，分别开展6次稀有鮈鲫胚胎急性毒性试验，通过评价试验结果的重复性，验证稀有鮈鲫是否适用于鱼类胚胎急性毒性试验.结果表明:3，4-二氯苯胺和五水硫酸铜对稀有鮈鲫胚胎的96 h LC₅₀（96 h半数致死浓度）平均值（x）分别为12.8和1.76 mg/L，标准差（s）分别为1.70和0.197 mg/L；变异系数（CV）分别为13.3%和11.2%，均小于30%；两种化学品6次试验的96 h LC₅₀均在各自x±2s范围内.研究显示，稀有鮈鲫胚胎的形态特征、发育过程及孵化时间等生物学特征均与斑马鱼类似，3，4-二氯苯胺和五水硫酸铜这两种化学品的胚胎急性毒性试验结果具有良好的重复性，其敏感性也与成鱼类似.因此，稀有鮈鲫作为一种我国本土的标准试验鱼种，具有鱼类胚胎急性毒性试验的应用潜力.      

氯苯对斑马鱼胚胎发育和仔鱼的毒性效应研究

选取健康的雌雄斑马鱼按1:1或1:2的比例进行交配产卵。采用静态法,以丙酮为助溶剂,分别用不同浓度的CB进行斑马鱼受精卵和刚平衡游动仔鱼的暴露试验,记录胚胎孵化数和胚胎、仔鱼畸形数以及仔鱼死亡数。不同浓度的CB可导致斑马鱼胚胎孵化率降低及孵出的仔鱼畸形率增加,且毒性呈现剂量-效应关系。当CB浓度高于0.88μg/L时,斑马鱼胚胎及其孵出的仔鱼畸形率开始增加;当CB为108.9μg/L时,暴露24 h的胚胎出现全致畸效应。能平衡游动的斑马仔鱼对CB的毒性也很敏感,24 h、72 h和96 h的LC50值分别为95.35、80.51和62.28μg/L;110.0μg/L CB使处理24 h的仔鱼全部死亡。较低浓度的CB就使斑马鱼胚胎发育畸形;其对仔鱼的毒性也很显著,达到一定浓度可使其死亡。     

CdSe/ZnS量子点对斑马鱼胚胎发育的毒性效应

本研究以模式生物斑马鱼(Danio rerio)为对象,观察在不同浓度Cd Se/Zn S量子点(Cd Se/Zn S QDs)暴露下,斑马鱼胚胎形态发育、氧化应激以及金属硫蛋白MT基因和应激蛋白Hsp70基因表达变化情况.结果表明,Cd Se/Zn S QDs对斑马鱼胚胎72 hpf(hours post fertilization)的半致畸效应浓度(EC50)为316.994 nmol·L-1.QDs暴露影响了斑马鱼胚胎的死亡率、畸形率、孵化率、自主运动频率和体长,以及引起胚胎卵凝集,心包囊肿,脊椎弯曲等多种毒性效应;同时导致斑马鱼体内超氧化物歧化酶(SOD)活性变化以及丙二醛(MDA)含量增加.QDs还诱导斑马鱼MT基因和Hsp70基因表达上调,斑马鱼机体产生一系列自我保护反应来减轻QDs所造成的伤害.这表明:Cd Se/Zn S QDs对斑马鱼胚胎产生了毒性效应,其毒性可能与其核心Cd2+的释放、粒径大小以及氧化应激有关.     

四溴双酚A对斑马鱼胚胎体内外发育的毒性效应

四溴双酚A(TetrabromobisphenolA,TBBPA)是广泛使用的溴阻燃剂,在环境中普遍存在.采用斑马鱼胚胎体内外微环境模拟实验,研究了TBBPA对斑马鱼(Danio rerio)胚胎体内外发育的影响.结果发现,斑马鱼胚胎直接暴露在TBBPA溶液中,会造成胚胎心包囊水肿、尾部延伸不全等畸形或使胚胎死亡;当TBBPA浓度高于1.6mg·L-1时,处理斑马鱼胚胎的致死率显著升高,与对照组有极显著差异(p<0.01),且致死效应主要发生在24h内.当TBBPA浓度为6.4mg·L-1时,斑马鱼胚胎在48h内全部死亡.在TBBPA浓度大于0.4mg·L-1的各组中,24h内斑马鱼胚胎在20s内的活动频率明显降低;当胚胎直接接触TBBPA48h,表现出的主要毒性效应为胚胎心包囊水肿,但胚胎的心率没观察到异常变化.当斑马鱼胚胎发育到72h时,TBBPA引起斑马鱼胚胎毒性的主要特征是心包囊水肿和脊柱畸形.另外,TBBPA处理后斑马鱼胚胎的孵化率和生存率均显著降低,这表明斑马鱼胚胎直接暴露在TBBPA污染的环境中,会出现明显的发育障碍,主要表现为心脏功能受损和致死效应,这些毒性特征有显著的剂量-效应关系.当成年亲代斑马鱼暴露在TBBPA溶液(1.5mg·L-1)中3～7d后,子代胚胎的发育表现出明显的毒性效应,其胚胎发育到24h和72h时的致死率均呈现一定的时间-效应关系;72h时的死亡率与对照组有极显著差异,子代胚胎的孵化率降低,但没有统计学差异;但子代胚胎的致畸率却显著升高,并呈现显著差异.研究结果表明,水体中残留的TBBPA对体内外斑马鱼胚胎的发育均有直接影响,对于鱼类的生殖和发育具有潜在的危害.     

双酚AF暴露对胚胎期和幼鱼期斑马鱼的毒性效应

为明确不同发育阶段的斑马鱼对BPAF(双酚AF)暴露的易感性,采用暴露试验法初步研究了BPAF对胚胎期和幼鱼期斑马鱼的发育毒性. 结果表明:①BPAF暴露可延缓胚胎期斑马鱼的发育和孵化,使其出现心包水肿、卵黄囊异常、心率下降、心脏搏动停止等症状. ②暴露96 h后,ρ(BPAF)为2.0、2.5、3.0 mg/L暴露组胚胎期斑马鱼的畸形率高达100%,暴露24 h致畸的EC₅₀(半数效应浓度)为2.00 mg/L,暴露96 h的LC₅₀(半数致死浓度)为1.84 mg/L. ③暴露72 h后,对照组幼鱼期斑马鱼鱼鳔发育缺陷率为0;除ρ(BPAF)为1.0 mg/L暴露组外,其余BPAF暴露组幼鱼期斑马鱼鱼鳔发育缺陷率为100%. ④随着暴露时间的延长以及中毒程度的加深,幼鱼期斑马鱼出现的中毒症状依次表现为心包水肿、卵黄囊水肿、背脊弯曲、心跳停止,暴露48和72 h时其心包水肿的EC₅₀分别为1.76、1.56 mg/L,暴露96 h的LC₅₀为1.77 mg/L. 胚胎期和幼鱼期斑马鱼对BPAF暴露响应的差异分析显示,幼鱼期斑马鱼对BPAF暴露的反应更为敏感,幼鱼期斑马鱼的心包水肿症状可作为BPAF毒性响应的最佳指标之一.      

多壁碳纳米管分阶段暴露对热带爪蛙胚胎发育的毒性

近年来,碳纳米管（CNTs）的产量和使用量不断增大,提高了其释放到环境中的可能性.尽管碳纳米管的水生生态毒性有所报道,但对两栖动物胚胎的发育毒性研究仍比较少.本研究采用分阶段暴露的方式,以热带爪蛙胚胎的死亡率、孵化率、畸形率、畸形类型、心率、体长等作为毒性评价指标,研究不同浓度多壁碳纳米管（25、50 mg·L^-1）对爪蛙胚胎发育的胚胎毒性与敏感窗口.结果显示,多壁碳纳米管可导致爪蛙胚胎死亡率升高,孵化率降低,但对其心率、体长没有显著性影响（p>0.05）.产生的畸形类型包括心腔水肿、脊索弯曲、泄殖腔畸形、眼睛畸形等,其中,心腔水肿占的比例最大为28.7%.另外,根据死亡率、孵化率、畸形率等指标综合评价爪蛙胚胎对多壁碳纳米管的敏感程度,由强到弱的顺序依次是：原肠胚期、囊胚期、神经胚期、尾芽期.研究表明,浓度为25 mg·L^-1和50 mg·L^-1的多壁碳纳米管对热带爪蛙胚胎发育具有一定的毒性作用,其作用机理与胚胎卵膜粘附碳纳米管有间接关系,研究结果可为合理评价碳纳米管对水生生物胚胎的影响提供一定的理论参考.     

高氯酸钠对斑马鱼胚胎的毒性效应

采用斑马鱼胚胎发育技术方法研究高氯酸钠对斑马鱼胚胎的急性毒性效应,配制一系列高氯酸钠的浓度,对受精1h的胚胎进行染毒暴露,最后对斑马鱼胚胎的心率,孵化率,死亡率,畸形率进行统计分析。研究结果显示,高氯酸钠(NaClO4)浓度的增加,斑马鱼胚胎的心率和孵化率降低、死亡率和畸形率增加。斑马鱼48hpf的胚胎心率高浓度组比对照组下降了35%;72 h的孵化率由对照组的88%降低到高浓度组的36%;144 h的死亡率由对照组的5%增加到72%;144 h的畸形率由对照组的2%增加到91%,主要畸形表现为心包囊肿(PE),脊柱弯曲(AM),鱼鳔缺失(SBD)等。结果表明,高浓度的高氯酸钠(NaClO4)对斑马鱼胚胎发育有明显的剂量效应作用。     

nano-ZnO对斑马鱼鱼鳔发育毒性效应研究

根据鱼鳔发育的不同阶段,从受精后0 h(0 hours post fertilization, 0 hpf)开始对5个发育阶段(0 hpf～孵化前、0～120 hpf、0～168 hpf、孵化后～120 hpf、120～168 hpf)的斑马鱼进行nano-ZnO暴露实验,研究不同浓度的nano-ZnO对斑马鱼鱼鳔的影响.结果表明,nano-ZnO悬浮液中溶解的Zn~(2+)不是导致斑马鱼死亡和鱼鳔缺损的唯一或主要原因.nano-ZnO暴露浓度越高,斑马鱼的死亡率和鱼鳔缺损率越高,存在剂量-效应关系.15 mg·L~(-1) nano-ZnO可造成90%的斑马鱼鱼鳔缺损和死亡,10 mg·L~(-1) nano-ZnO可导致斑马鱼鱼鳔面积缩小70%.斑马鱼鱼鳔早期发育阶段(0～168 hpf)对nano-ZnO敏感度大小为:出芽阶段(0 hpf～孵化前)充气阶段(孵化后～120 hpf)充气完成阶段(120～168 hpf).斑马鱼鱼鳔的发育面积和发育时间也受nano-ZnO暴露染毒的影响而发生变化.斑马鱼死亡率和鱼鳔缺损率(鱼鳔发育)之间存在相关性(r=0.978,p0.01).这表明斑马鱼鱼鳔的发育缺损是造成斑马鱼胚胎死亡的主要原因之一,但nano-ZnO对斑马鱼鱼鳔的影响机理,尤其是对鱼鳔出芽阶段和充气阶段的致毒机理需要进一步研究.