微囊藻毒素导致鲫鱼淋巴细胞凋亡的研究

采用离体细胞培养诱导方法,以鲫鱼(Garassius auratus)为实验材料,研究了两种微囊藻毒素microcystm-LR(MC-LR)和microcystin-RR(MCRR)在低浓度下(1nmol·L-1,5 nmol·L-1和10 nmol·L-1)对鲫鱼淋巴细胞的毒性效应.结果表明,鲫鱼淋巴细胞分别经两种微囊藻毒素体外诱导2h后,出现细胞核固缩的典型细胞凋亡形态学特征;琼脂糖凝胶电泳检测到明显的细胞凋亡的生物化学特征梯状DNA(DNA ladder);并且两种藻毒素诱导的细胞凋亡呈时间和剂量效应关系.该研究表明微囊藻毒素可导致鱼类淋巴细胞产生凋亡,因而可能影响鱼类免疫功能.     

微囊藻毒素导致鲫鱼淋巴细胞凋亡的研究

采用离体细胞培养诱导方法,以鲫鱼(Garassiusauratus)为实验材料,研究了两种微囊藻毒素microcystinLR(MCLR)和microcystinRR(MCRR)在低浓度下(1nmol·L-1,5nmol·L-1和10nmol·L-1)对鲫鱼淋巴细胞的毒性效应.结果表明,鲫鱼淋巴细胞分别经两种微囊藻毒素体外诱导2h后,出现细胞核固缩的典型细胞凋亡形态学特征;琼脂糖凝胶电泳检测到明显的细胞凋亡的生物化学特征梯状DNA(DNAladder);并且两种藻毒素诱导的细胞凋亡呈时间和剂量效应关系.该研究表明微囊藻毒素可导致鱼类淋巴细胞产生凋亡,因而可能影响鱼类免疫功能.     

纳米氧化锌颗粒对大鼠气管上皮细胞动态变化的影响及毒性机理

纳米氧化锌(Zn O NPs)对呼吸道的毒性损伤作用备受关注,但有关其对呼吸道上皮细胞动态变化的影响机理还有待深入研究.因此,本研究通过将大鼠气管上皮细胞(RTE)暴露于不同浓度(1和10 mg·L~(-1))和不同粒径(50和200 nm)的Zn O NPs中,利用细胞电阻抗检测技术(ECIS)检测细胞动态变化,采用CCK8法检测细胞生长抑制效应,并通过胞内ROS和MDA含量变化探讨其影响机制.ECIS检测结果显示,Zn O NPs暴露下,RTE细胞生长和增殖受到明显抑制,且具有浓度依赖效应.当暴露浓度为1 mg·L~(-1)时,与对照组相比,50 nm暴露组细胞电阻抗值的下调幅度为18%,为200 nm暴露组的1.2倍.Zn O NPs诱导的RTE细胞增殖抑制率具有浓度依赖效应,当暴露浓度为10 mg·L~(-1)时,50和200 nm暴露组细胞增殖抑制率分别为暴露浓度为1 mg·L~(-1)时的2.9和1.4倍.Zn O NPs诱导的RTE细胞氧化应激结果显示,胞内ROS和MDA含量随着纳米颗粒暴露浓度的增加而增加,随着纳米颗粒粒径的减小而增加,具有显著的浓度-和剂量-依赖效应.当Zn O NPs浓度分别为1和10 mg·L~(-1)时,ROS含量分别是对照组的2.8和3.7倍;当暴露浓度为10 mg·L~(-1)时,50 nm暴露组细胞内ROS含量是200 nm暴露组的1.7倍;暴露浓度为1和10 mg·L~(-1)时,50 nm氧化锌处理组诱导的细胞内MDA含量分别是对照组的5.4和7.9倍.Zn O NPs能够影响呼吸道上皮细胞动态变化,从而破环RTE细胞屏障并进入细胞,诱导胞内ROS和MDA水平升高,进而抑制细胞的生长与增殖.研究表明,影响Zn O NPs诱导的RTE细胞动态变化和氧化应激的关键因素是颗粒粒径与暴露浓度.     

苯并[a]芘对栉孔扇贝(Chlamys farreri)组织显微和超微结构的影响

在实验条件下研究了苯并[a]芘(B[a]P)暴露对栉孔扇贝的鳃、消化盲囊显微(10d、20d)和超微结构(10d)的影响.观察结果表明,10μg·L-1B[a]P处理10d时,栉孔扇贝的鳃上皮粘液细胞增多,在回血管中血细胞出现聚集现象;消化盲囊腺泡中嗜碱性颗粒增多,腺泡内细胞间界限模糊.超微结构观察可见,鳃上皮纤毛和微绒毛脱落,鳃上皮细胞内次级溶酶体增多,核周池扩大,鳃血腔中出现血细胞坏死后残留的细胞核;在消化盲囊分泌细胞中线粒体嵴减少,出现线粒体缺失形成的空泡,细胞内质网片断化,核糖体脱落.由10μg·L-1B[a]P处理20d时,在鳃回血管中发现血细胞坏死后残留的固缩细胞核,鳃丝的上皮细胞排列不规则甚至断裂,部分消化腺泡崩解,鳃丝结构和消化导管上皮结构损害严重;消化盲囊组织结构的损伤比鳃更为严重.这些组织结构损伤表明,栉孔扇贝在B[a]P胁迫下组织学的变化特征与过程与贝类组织解毒代谢过程相符合.     

苯诱导石油降解红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)KB1形成VBNC状态及复苏特征研究

为研究高浓度苯诱导石油降解菌红平红球菌KB1形成的活的非可培养状态(VBNC)及VBNC状态细胞复苏后的生理特性和石油降解能力,采用LB培养基和基础培养基培养红平红球菌KB1,通过紫外分光光度法、扫描电镜和透射电镜观测苯诱导下红平红球菌KB1的VBNC状态形成过程及特征,用红外分光光度法测定复苏后细胞石油降解能力。结果表明,高浓度苯对红平红球菌KB1生长有明显抑制作用,在苯浓度2.5%培养液中6 h后红平红球菌KB1进入VBNC状态,细胞形态发生变化,但结构完整。VBNC状态的细胞在一定条件下复苏为可培养形式,复苏细胞保持了良好环境适应能力和较高石油降解能力。     

镉诱导长江华溪蟹肝胰腺细胞凋亡研究

应用显微与亚显微技术和琼脂糖凝胶电泳方法,研究了不同浓度Cd2+(0、7.25、14.50、29.00、58.00和116.00mg·L-1)处理不同时间(24、48、72和96h)对长江华溪蟹(Sinopotamon yangtsekiense)肝胰腺细胞凋亡的影响.结果显示,29.00mg·L-1Cd2+处理48h,光镜下肝胰腺细胞凋亡主要表现为染色质不规则凝聚、固缩和边集;58.00mg·L-1Cd2+处理72h,细胞核碎裂,形成凋亡小体;116mg·L-1Cd2+处理96h,出现坏死细胞;电镜下48h和72h处理组肝胰腺细胞呈现典型的细胞凋亡特征,与光镜检测结果一致,具体表现为核边集、核膜折叠、核裂解形成凋亡小体.琼脂糖凝胶电泳图谱中48和72h处理组出现凋亡细胞所特有的DNA梯状条带,58.00mg·L-1Cd2+处理72h后条带尤为清晰.随着Cd2+浓度的增加和处理时间的延长,肝胰腺中凋亡细胞所占比例呈现先升后降的趋势,凋亡指数的变化表现出显著的剂量和时间效应关系.研究表明,镉能够诱导长江华溪蟹肝胰腺出现细胞凋亡.细胞凋亡的检测及凋亡指数的变化能够灵敏地反映出镉对水生动物的胁迫程度及毒性大小,可作为水生态环境镉污染的生物评估指标.     

镉致仔猪睾丸支持细胞抗氧化酶活性降低及DNA损伤研究

为了研究镉对仔猪睾丸支持细胞毒性影响,以仔猪睾丸支持细胞为实验模型,采用二步酶消化法分离支持细胞进行培养,并通过油红O和免疫细胞化学方法进行鉴定,探讨了0、10、20、40、80μmo.lL-1氯化镉对支持细胞的毒性作用.结果表明,二步酶消化法能分离出纯度较高的支持细胞,10μmol·L-1以上的氯化镉对支持细胞的生长具有抑制作用,并能使支持细胞的丙二醛含量升高,超氧化物岐化酶、谷胱甘肽过氧化物酶活性下降,造成支持细胞DNA损伤,并随着氯化镉浓度的增大存在明显的剂量-效应关系.     

睾丸酮丛毛单胞菌PhaR基因敲除菌株的构建及其3, 17β-HSD对甾族化合物的响应特性

基于同源重组原理构建了PhaR基因敲除的睾丸酮丛毛单胞菌基因工程菌,并对不同诱导条件下菌体细胞的3,17β-羟基类固醇脱氢酶(3,17β-HSD)的表达情况进行了研究.结果表明,利用电穿孔法获得了一株PhaR基因插入失活的睾丸酮丛毛单胞菌突变体PK-4,该突变菌株具有较高的遗传稳定性.建立的ELISA法对3,17β-HSD表达的定量分析表明,睾丸酮丛毛单胞菌的野生株和突变株细胞内的3,17β-HSD蛋白都可被睾丸酮诱导,但不能被雌二醇和胆固醇诱导.在诱导条件下,突变菌株PK-4产生的3,17β-HSD蛋白量是野生型菌株产生量的2.6倍,并且在无诱导条件下,前者的量也明显高于后者,表明PhaR为3,17β-HSD基因表达的抑制子.雌二醇和胆固醇可明显抑制睾丸酮对睾丸酮丛毛单胞菌3,17β-HSD的诱导效应,但在相同条件下,睾丸酮丛毛单胞菌PhaR基因敲除的突变菌株PK-4产生的3,17β-HSD蛋白量仍然明显高于野生型菌株.说明,PhaR基因在睾丸酮丛毛单胞菌的3,17β-HSD表达调控方面具有重要意义,并且PhaR基因敲除的睾丸酮丛毛单胞菌基因工程菌PK-4在雄性激素污染物的环境污染治理方面还具有潜在的应用价值.     

不同磷源及其浓度对铜绿微囊藻生长和产毒的影响

研究了以低浓度磷酸氢二钾和β-甘油磷酸钠为外加磷源时铜绿微囊藻生长及藻毒素产生的规律.通过分析铜绿微囊藻生长过程中细胞数量、培养基和藻细胞中总磷含量、培养基pH及微囊藻毒素-LR和微囊藻毒素-RR的含量,确定了2种磷源对铜绿微囊藻生长及胞内藻毒素含量的变化规律.结果显示,以β-甘油磷酸钠为磷源时,培养过程中藻细胞数及藻细胞内毒素含量均低于以磷酸氢二钾为磷源时的藻细胞数及藻细胞内毒素含量,表明在低浓度范围内磷酸氢二钾比β-甘油磷酸钠更能促进藻的生长,同时也能促进胞内藻毒素的生成.     

垃圾渗滤液与再生水生物毒性的体外检测方法应用

本文总结了近年来在垃圾渗滤液和再生水生物毒性检测方面的主要体外试验模型和检测方法,并整理了这些模型和方法在生物毒性评价中的应用.目前常用的体外试验模型包括人源细胞系、其他哺乳动物细胞以及微生物细胞,相比较而言,人源细胞系在检测结果外推至人体时具有更强的说服力,因而其应用最为广泛.体外检测方法可概括为细胞毒性、遗传毒性和内分泌干扰效应检测三个方面,其中内分泌干扰效应的研究较多集中于雌激素效应.最后,本文提出开发三维体外细胞模型、体外试验与化学分析相结合、全面分析内分泌干扰效应和建立成组体外试验体系是渗滤液和再生水生物毒性检测方法的发展方向.     

污泥厌氧消化和后续处理中沙门氏菌杀灭及VBNC发生

应用最大或然数(MPN)培养法和反转录定量PCR(RT-qPCR)技术研究了4种污泥厌氧消化方式以及后续处理过程中沙门氏菌杀灭及有活性但不可培养(VBNC)状态的发生情况.中温厌氧消化(MAD)和高温预处理后中温消化(65℃+MAD)的沙门氏菌分别减少了2.8和5.6个数量级;高温厌氧消化(TAD)和高温-中温两相厌氧消化(TPAD)的沙门氏菌含量均低于检测限.沙门氏菌的杀灭速率常数排序为65℃+MAD>TAD>TPAD> MAD.结果显示高温对病原菌的灭活效果显著增加,高温短时预处理使得杀灭速率明显加快.TAD和TPAD的污泥VBNC沙门氏菌数量高于MAD和65℃+MAD 2个数量级,表明长时间的高温厌氧消化易导致沙门氏菌进入VBNC状态.消化污泥经过离心脱水后会出现沙门氏菌数量增加的现象,MAD、65℃+MAD、TAD和TPAD的消化污泥中沙门氏菌分别增加了1.1、2.4、3.7和2.5个数量级.但其中VBNC状态的沙门氏菌数量明显降低了1~3个数量级,表明消化后污泥中部分VBNC沙门氏菌在离心脱水过程中复活并生长,使得MPN检测得到的可培养沙门氏菌数量增加,初步解释了消化污泥经离心脱水后的病原菌再生长现象.消化污泥中沙门氏菌数量在室温放置过程中会进一步下降.     

2－硝基芴大鼠肝微粒体体外代谢研究

初步研究了在通风条件下，经Ａｒｏｃｌｏｒ１２５４诱导的大鼠肝微粒体酶对２－硝基芴的体外代谢。通过液相色谱、气相色谱、质谱、紫外光谱及红外光谱，首次分离和检测出单羟芴和二羟基芴等代谢产物，但未测得明显的硝基还原代谢产物。     

海洋卡盾藻与三种典型海洋硅藻的种间竞争研究

以海洋卡盾藻和典型硅藻旋链角毛藻、三角褐指藻、中肋骨条藻为研究对象,采用室内单独培养和混合培养方法,研究了不同营养条件和不同初始密度下海洋卡盾藻与硅藻的生长和种间竞争效应。结果表明,在富营养化的f/2培养基下,海洋卡盾藻的最大细胞密度不受起始细胞密度的影响;而在营养盐限制下,最大细胞密度仅为f/2培养基的15.4%。与硅藻共培养中,海洋卡盾藻的生长被显著抑制,特别是在f/2培养基中,海洋卡盾藻的生长被完全抑制,培养10~16 d后海洋卡盾藻细胞逐渐消亡。与之相反,富营养的f/2培养基下,在与海洋卡盾藻共培养中的旋链角毛藻和三角褐指藻的生长未受到明显影响,而中肋骨条藻则受到影响,最大细胞密度不到单独培养的50%。而在营养盐限制下,三种硅藻的生长均受到海洋卡盾藻的明显影响,同时海洋卡盾藻的生长也受到硅藻的明显抑制。研究结果说明,营养盐丰富的条件下,小型硅藻可在与海洋卡盾藻的种间竞争中占据优势,但是硅藻爆发生长导致营养盐含量急剧下降,可能会有利于非硅藻类的生长。     

β-Proteobacteria菌降解甲基叔丁基醚的条件及中间代谢产物研究

采用可利用甲基叔丁基醚(methyl tert-butyl ether,MTBE)为唯一碳源和能源生长的1株β-Proteobacteria菌进行MTBE在密闭系统中的降解试验,确定了该菌降解MTBE的最适条件为:培养液初始pH值7.2,初始细胞浓度107 cells/mL,初始MTBE浓度为25mg/L.考察了密封培养系统内培养液溶解氧对降解效果的影响,结果表明,在培养系统密闭前充入氧气可提高菌体对MTBE的降解速率.以气相色谱-质谱联用法检测到MTBE降解主要中间代谢产物是叔丁基醇、异丙醇、丙酮.在选择离子扫描模式下定量分析,得到降解过程中主要中间代谢产物的浓度变化曲线,据此推断MTBE的降解途径属于"丙酮途径".     

微塑料对微藻生长及其释放三卤代甲烷的影响

研究了聚苯乙烯微塑料（PS,0.5μm,10~100mg/L）在120h内对三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）的生长及其释放三卤代甲烷的影响.结果表明,PS显著抑制三角褐指藻的生长.高浓度的PS （100mg/L）条件下,三角褐指藻的细胞生长,叶绿素a含量及光合效率的最大抑制率分别达31.75%,10.38%和8.82%.PS诱导微藻细胞内产生氧化应激,增加细胞内活性氧的含量.培养前期（0~48h）,PS引起微藻细胞发生氧化应激,促进三角褐指藻释放3种三卤代甲烷;培养后期（72~120h）,PS抑制细胞的生理状态及3种三卤代甲烷的释放.这些结果表明微塑料在一定浓度下会影响藻类细胞生长代谢,三卤甲烷的生产释放是一种通过细胞代谢来抵抗氧化应激的保护机制.     

硝酸镧对铜绿微囊藻生长特性的影响

在实验室内利用BG₁₁培养液培养,研究了不同硝酸镧[La(NO₃)₃]浓度下铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)FACHB526的生长特性,并在实验后期测定了藻细胞中的藻毒素含量.以藻细胞数和叶绿素a含量所表示的最大比生长率和最大现存量为指标,在一定浓度范围内,La(NO₃)₃可明显刺激铜绿微囊藻FACHB526的生长.但当培养液中La(NO₃)₃浓度很高时(125000g/L),却对铜绿微囊藻FACHB526的生长表现出明显的抑制作用.稀土盐类La(NO₃)₃对藻生长的低浓度刺激和高浓度抑制效应对全面了解水华爆发机制有一定的意义.从FACHB526藻中可分离检测出4种藻毒素变型MC-LR,MC-RR,MC-LW,MC-LF.     

高温厌氧消化污泥的培养试验研究

在试验室半连续装置中培养高温厌氧消化污泥,以中温厌氧污泥作为种泥,中温启动运行一段时间后,再逐步升温,经过100d运行可达到高温厌氧消化运行的良好状态。整个试验过程中无需人为调节碱度,pH值比较稳定。45℃以下,升温对厌氧消化系统的扰动比较小,之后继续升温至48℃,厌氧消化系统不稳定。认为45～48℃可能存在着中温和高温厌氧消化的临界温度,在这一温度下,中温细菌可能会大量死亡,但是不适合高温菌生长或对应着较低的生长速率。     

稀有鮈鲫和日本青鳉肝细胞原代培养及其对2,3,7,8-TCDD的敏感性比较

利用胰酶消化和机械分散相结合的方法对稀有鮈鲫和日本青鳉的肝细胞进行分离和培养,测定了不同培养时间下两种原代培养肝细胞的活力,研究了两种原代培养肝细胞受到2,3,7,8-TCDD暴露后EROD活力变化的时间-和浓度-效应关系.结果表明,稀有鮈鲫和日本青鳉的肝细胞产率分别达到2.0×107cells.g-1和1.5×107cells.g-1,稀有鮈鲫原代肝细胞的活力可以稳定地保持5d,日本青鳉原代肝细胞的活力至少可以稳定地保持1周;不同浓度TCDD暴露后,两种鱼的原代肝细胞EROD活力变化均显示良好的时间-浓度-效应关系,TCDD诱导稀有鮈鲫和日本青鳉原代肝细胞EROD活力的最低可观察效应浓度(LOEC)分别为4pg.mL-1和1pg.mL-1;TCDD诱导日本青鳉原代肝细胞EROD活力的EC50值低于稀有鮈鲫.就原代肝细胞培养操作和对毒物胁迫的敏感性而言,日本青鳉优于稀有鮈鲫.     

低温诱导海蜇螅状体横裂生殖的分子信号调控机制初探

海蜇生活史是由有性生殖的水母体世代和无性生殖的螅状体世代组成的。海蜇螅状体的无性繁殖是决定水母种群大小的主要繁殖方式。而作为螅状体无性生殖方式之一的横裂生殖是螅状体世代向水母体世代转变的唯一途径,其发生主要受温度调控。本研究对海蜇螅状体进行短期低温培养,比较分析低温诱导组和对照组螅状体转录组的差异,初步探究低温诱导对海蜇螅状体横裂生殖的影响及横裂生殖过程中的分子调控机制。研究结果显示,海蜇螅状体横裂生殖过程中出现1655条差异基因,分属于细胞生长、增殖、分化等信号转导通路,如转化生长因子信号通路（transforming growth factor beta, TGF-β）、丝裂原活化蛋白激酶信号通路（mitogen-activated protein kinase, MAPK）、细胞外分泌蛋白信号通路（wingless-int, Wnt）以及细胞周期介导的信号通路（Cell Cycle）等。在低温诱导下,上述信号通路均有所响应,但总体来看Wnt信号通路被抑制,其他3条通路被激活。通过分析,本研究初步展示了参与低温诱导海蜇螅状体横裂生殖的分子调控途径,为深入揭示海蜇横裂生殖的分子调控机制提供思路。     

PM2.5对小鼠和H9C2细胞心肌肥大相关因子mRNA表达的影响

用采自太原市4个不同季节的细颗粒物(PM_(2.5))对小鼠心肌细胞H9C2进行染毒后,采用荧光定量PCR技术检测心肌肥大相关因子ANP和TGF-β的mRNA水平.采用浓度分别为0、1、3、10μg·mL~(-1)的冬季PM_(2.5)处理H9C2细胞后,检测心肌肥大相关因子ANP、β-MHC、MMP2和MMP9的mRNA水平.之后分别选取4周龄、4月龄、10月龄C57BL/6雌性小鼠作为实验模型,采用咽后壁滴注的方法用3 mg·kg~(-1) PM_(2.5)暴露4周.采用苏木素-伊红染色(HE)对小鼠心脏组织病理切片进行观察,并检测ANP和β-MHC的mRNA水平.结果发现,与对照组相比,冬季PM_(2.5)诱导H9C2细胞中ANP和TGF-β的mRNA水平升高最为显著;其中,当冬季PM_(2.5)染毒浓度较高时可诱导ANP、β-MHC、MMP2和MMP9的mRNA水平均显著升高.经PM_(2.5)暴露4周后,幼年和老年小鼠心肌细胞核质比显著降低.老年小鼠心脏组织中ANP和β-MHC的mRNA表达水平显著上升.实验表明,冬季PM_(2.5)诱导心肌肥大标志物表达改变的效应要强于其他季节,且有一定的剂量效应关系,而老年小鼠对PM_(2.5)诱导的心肌肥大效应最为敏感.