胚胎绒毛膜对微塑料颗粒与镉联合作用的影响

利用胚胎发育技术和代谢组学技术,以100nm（n-PS）和70~250μm（μ-PS）两种粒径的聚苯乙烯（Polystyrene,PS）颗粒为研究对象,从微塑料与胚胎绒毛膜相互作用这个角度,探讨了不同粒径微塑料颗粒和镉（Cd）对斑马鱼胚胎发育联合毒性的差异.结果表明,Cd单独暴露、及其与n-PS和μ-PS联合暴露中,胚胎绒毛膜上Cd的蓄积量分别为3.82,13.66,11.35mg/g,而这三个暴露组中Cd在胚胎体内的含量分别为0.24,0.16,0.20mg/g.n-PS更为显著地增加了Cd在胚胎绒毛膜上的蓄积、降低了Cd在胚胎中的含量（P<0.01）.但是μ-PS却更大程度地降低了Cd的胚胎发育毒性（P=0.006）.代谢组学的数据证实,由于PS颗粒对胚胎绒毛膜堵塞作用,纳米PS颗粒能够促进Cd作用下胚胎的氧化压力和细胞的能量需求.因此,胚胎绒毛膜在微塑料对水生生物早期发育的毒性研究中起着重要作用.本研究能够为微塑料在环境中的生物可利用性和效应研究提供一些新的思考方向.     

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.     

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。     

PFOS/PFOA对斑马鱼(Danio rerio)胚胎致毒效应研究

采用斑马鱼胚胎毒性测试方法,研究了PFOA/PFOS对斑马鱼的急性毒性和生命早期阶段生长发育的影响.结果表明,PFOS/PFOA对斑马鱼有明显毒性作用,LC50(48 h)分别为1 005 mg/L和107 mg/L,LC50(96 h)分别为499 mg/L和71 mg/L.PFOS/PFOA抑制斑马鱼胚胎发育,可导致胚胎发育畸形,甚至死亡,高浓度(>240 mg/L)PFOS损伤细胞膜,导致胚胎分裂中的细胞发生自溶而卵凝结死亡,抑制胚胎原肠胚的形成.在各种亚致死效应中,脊柱畸形对PFOS暴露最敏感,其EC50=9.14 mg/L,PFOA暴露最敏感亚致死性毒理学终点为96 h孵化,对应EC50=328.0 mg/L.PFOA/PFOS导致胚胎发育延迟,具有发育毒性.     

PFOS/PFOA对斑马鱼(Danio rerio)胚胎致毒效应研究

采用斑马鱼胚胎毒性测试方法,研究了PFOA/PFOS对斑马鱼的急性毒性和生命早期阶段生长发育的影响.结果表明,PFOS/PFOA对斑马鱼有明显毒性作用,LC₅₀(48 h)分别为1005 mg/L和107 mg/L,LC₅₀(96　h)分别为499 mg/L和71 mg/L.PFOS/PFOA抑制斑马鱼胚胎发育,可导致胚胎发育畸形,甚至死亡,高浓度(＞240 mg/L)PFOS损伤细胞膜,导致胚胎分裂中的细胞发生自溶而卵凝结死亡,抑制胚胎原肠胚的形成.在各种亚致死效应中,脊柱畸形对PFOS暴露最敏感,其EC₅₀=9.14 mg/L,PFOA暴露最敏感亚致死性毒理学终点为96　h孵化,对应EC₅₀=328.0 mg/L.PFOA/PFOS导致胚胎发育延迟,具有发育毒性.     

五氯酚对稀有鮈鲫胚胎毒性效应研究

研究五氯酚(PCP)对稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)胚胎的致畸和毒性效应.以7.5,30,60,120,250μg/L5个浓度的PCP对0hpf(hpf,受精卵孵出时间)的稀有鮈鲫胚胎进行暴露染毒,同时设置空白对照组、二甲基亚砜溶剂对照组和雌二醇(EE2,2.5ng/L)阳性对照组.在立体显微镜下观察整个胚胎的发育过程,统计胚胎的孵化率、96hpf相对存活率和各时期的畸形率,并利用半定量RT-PCR检测胚胎中CYP1A基因和p53基因mRNA的表达.结果表明,PCP暴露能延迟稀有鮈鲫胚胎发育,并造成胚胎卵凝结、心包囊肿、脊柱弯曲等多种畸形甚至死亡.随着PCP暴露浓度的升高,稀有鮈鲫胚胎的孵化率和96hpf相对存活率降低,各时期的畸形率增加,并呈现一定的浓度效应.稀有鮈鲫胚胎CYP1A基因和p53基因mRNA表达被显著诱导,并随PCP浓度的升高而增加.PCP对稀有鮈鲫胚胎发育表现为显著的毒性效应.稀有鮈鲫胚胎孵化率、96hpf相对存活率、各时期畸形率及CYP1A基因和p53基因的诱导表达可以作为评价PCP毒性作用的敏感指标.     

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。     

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.     

苯并三唑和镉对斑马鱼肝脏的联合毒性效应

采用转基因斑马鱼Tg (lfabp10a: dsRed; elaA:EGFP)为模型,探讨了环境中苯并三唑及其衍生物(BTRs)与重金属镉对斑马鱼的单独与联合肝脏毒性效应.结果表明,0.001~0.1μmol/L CdCl2单独暴露使斑马鱼肝脏结合蛋白基因lfabp10a表达量增强,肝脏尺寸相对空白对照组显著膨大(P<0.005),而1μmol/L CdCl2显著抑制斑马鱼lfabp10a的表达,肝脏尺寸相对空白对照组显著降低(P<0.005).苯并三唑(1H-BTR,1H-benzotriazole)相对CdCl2而言毒性较低,5 μmol/L 1H-BTR暴露时斑马鱼肝脏lfabp10a表达量增强(P=0.000).联合暴露研究发现,1H-BTR能显著降低重金属镉对斑马鱼的肝脏毒性.因此, 苯并三唑在环境污染物毒性评价中具有重要意义.     

1,2,4-三氯苯对斑马鱼生殖和胚胎发育毒性效应

采用斑马鱼胚胎早期发育技术研究了1,2,4-三氯苯(1,2,4-TCB)对成年斑马鱼(Danio retio)和斑马鱼受精卵染毒后胚胎生命早期阶段生长发育的影响.结果发现,大于5mg/L 剂量的1,2,4-TCB有明显发育毒性,会导致胚胎致畸,引起胚胎凝集或死亡.1,2,4-TCB对成年斑马鱼和斑马鱼受精卵染毒后,胚胎的致死率均与1,2,4-TCB处理之间呈现时间-效应和剂量-效应关系.高浓度的(15 mg/L) 1,2,4-TCB对成年斑马鱼的染毒,其平均产卵量和受精率均降低.成年斑马鱼或者受精卵接触1,2,4-TCB后,胚胎发育中典型的非致死效应—心包囊水肿和脊柱畸形的比例均随着1,2,4-TCB的浓度升高而逐渐升高.同浓度1,2,4-TCB处理后,斑马鱼胚胎直接染毒造成的非致死毒性效应更强.结果表明,水体中残留的1,2,4-TCB对于鱼类的生殖和发育具有潜在的危害.     

2,4-二氯酚和2,4,6-三氯酚对斑马鱼胚胎发育的影响

为评价2,4-二氯酚(2,4-DCP)和2,4,6三氯酚(2,4,6-TCP)对鱼类早期生命阶段的影响,以斑马鱼胚胎为研究对象,观察2,4-DCP和2,4,6-TCP对96 h内斑马鱼胚胎发育的影响。结果表明,两种氯酚对斑马鱼胚胎发育均有抑制作用,可以造成胚胎孵化延迟,降低体长及心率,幼鱼畸形甚至死亡;2,4-DCP、2,4,6-TCP的NOEC分别为1.12 mg/L和0.50 mg/L。两种氯酚对斑马鱼胚胎的发育毒性相比,不同观察指标,毒性不尽相同:斑马鱼胚胎48 h心率指标对2,4-DCP更加敏感,而斑马鱼胚胎96 h孵化率、畸形率、体长对2,4,6-TCP更加敏感。     

间甲酚对斑马鱼胚胎的影响

采用静态实验方法,研究了不同浓度的间甲酚(m-cresol)对斑马鱼胚胎的急性毒性.结果表明,当m-cresol浓度超过一定数值时,伴随着时间的延长可使暴露胚胎的畸形数增加,暴露胚胎孵化出的仔鱼也出现畸形现象,mcresol的毒性呈现出剂量-效应关系.当m-cresol质量浓度不小于13 mg/L时,暴露12 h的胚胎开始出现畸形;质量浓度为25 mg/L时,暴露24 h的胚胎全部畸形.m-cresol对胚胎24 h眼点发育及20 s主动活动、48 h黑色素和72 h各类畸形的EC50分别为33.609,8.882和5.652 mg/L.可见,一定浓度的m-cresol可对斑马鱼胚胎及其孵化仔鱼产生毒性作用.     

氯霉素对斑马鱼早期发育的毒性效应

通过氯霉素对斑马鱼(Daniorerio)胚胎及仔鱼的毒性暴露实验,研究了氯霉素对斑马鱼早期发育的致死和亚致死毒性效应.结果表明,氯霉素对斑马鱼胚胎的自主运动、心跳和孵化能力均造成了明显的不利影响,并且胚胎和仔鱼在毒性暴露过程中均产生了明显的畸形特征.其中,低浓度的氯霉素对胚胎的自主运动产生抑制作用,而高浓度的氯霉素对其自主运动产生明显的刺激作用.高浓度的氯霉素抑制胚胎和仔鱼的心跳及孵化能力,且对胚胎和仔鱼造成致死效应,其96hLC50值分别为56.6mg·mL-1和116.8mg·mL-1,而低浓度的氯霉素对胚胎和仔鱼产生致畸效应,胚胎和仔鱼表现出的主要畸形特征有心包水肿、卵黄囊肿胀、凝血、脊柱弯曲和鳔缺失.     

两种邻苯二甲酸酯类污染物对斑马鱼胚胎发育的影响

研究了邻苯二甲酸二辛酯(DEHP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)对斑马鱼胚胎发育形态学指标的影响,并利用酶联免疫法检测了DEHP和DBP暴露后两种与胚胎发育相关的蛋白(Nkx2.5和LOX)及甲状腺素(T3、T4)水平的变化.结果发现试验浓度下(10~500μg/L)的DEHP和DBP可诱导斑马鱼胚胎出现一系列发育异常,包括自主运动异常、心率下降、脊柱弯曲及心包水肿等,同时伴随心脏发育蛋白Nkx2.5含量显著下降.ELISA检测结果表明,500μg/L的DEHP和DBP暴露后,斑马鱼胚胎T3、T4含量显著上升.上述结果表明DEHP和DBP对鱼类早期生命阶段同样具备内分泌干扰作用.另外,本研究中DEHP和DBP对斑马鱼胚胎的最低可观察效应浓度(LOEC)为10μg/L,已经接近它们在一些环境水域的检出浓度,因此其对水环境中处于早期生命阶段的生物的潜在危害急需重视.     

氟吡菌胺对斑马鱼的毒性效应

采用斑马鱼胚胎发育技术和传统毒理学方法, 研究了氟吡菌胺对斑马鱼胚胎、成鱼及仔鱼的毒性效应.结果发现,氟吡菌胺对3个阶段斑马鱼均具有致死能力,对仔鱼LC50(48h)值为0.204mg/L,成鱼LC50(96h)为0.286mg/L,幼鱼LC50(96h)为1.489mg/L.研究表明,0.0596mg/L以上浓度的氟吡菌胺对斑马鱼胚胎均有一定程度的致死效应,高浓度处理组胚胎出现心包囊肿、卵黄囊不吸收、黑色素沉积少及鱼体弯曲等症状;氟吡菌胺对斑马鱼成鱼进行14d暴露后,处理组成鱼体重下降,产卵量减少,有效卵量降低; 0.0298mg/L处理组144h子代仔鱼存活率虽然比较高,但存活鱼大部分出现心包囊肿、体弯曲等畸形.上述结果说明,水体中残留的氟吡菌胺对于斑马鱼各生命阶段的生长发育均具有潜在的危害.     

己烯雌酚在斑马鱼胚胎中的生物蓄积及毒性机制研究

采用HPLC和斑马鱼胚胎发育方法,测定了己烯雌酚（DES）在标准模式种斑马鱼胚胎体内的蓄积规律及胚胎毒性效应,并利用定量活性-结构分析（QSAR）和基因芯片技术,探讨了DES对斑马鱼胚胎的致毒机制.结果表明,在0.2 mg/L DES中暴露24、 48和72 h后,胚胎体内的DES含量分别为（25.78±4.95）、（54.88±7.10）和（71.93±10.55）μg/g;不同起始染毒时间（0 hpf和8 hpf）条件下,亚致死最敏感指标均为72 h孵化率抑制,EC₅₀分别为（0.14±0.09）和（0.33±0.14） mg/L,说明胚胎在发育囊胚期（发育8　h）前对DES暴露更为敏感.QSAR研究发现,DES相对其它酚类类雌激素对斑马鱼胚胎具有较高的毒性,这与它具有较高的TE值（51.121 7　eV）相关;基因芯片研究发现,5　μg/L DES暴露21　d后能导致斑马鱼成鱼部分基因表达异常.DES对斑马鱼具有一定的胚胎毒性和遗传毒性,而生化反应是致毒的关键步骤.     

利用斑马鱼胚胎研究污水处理工艺中DOM与DBPs的关系

以模式生物斑马鱼胚胎为试验材料,通过暴露试验研究了污水处理工艺不同阶段出水中溶解性有机物(DOM)与消毒副产物(DBPs)毒性效应关系,揭示污水处理工艺中DBPs前体物DOM的生成变化规律以及对再生水生态安全性的影响。结果表明,污水处理各阶段DOM和DBPs水样对斑马鱼胚胎均有不同程度的致死效应,改良A2/O工艺段水样暴露的斑马鱼胚胎死亡率较大,DOM暴露的斑马鱼胚胎致死毒性效应低于DBPs,且DBPs对斑马鱼胚胎的半致死毒性效应较大;污水处理过程中增加的腐殖酸类物质主要来自于好氧过程微生物的生化合成;污水处理各阶段水样中腐殖酸类物质含量水平与斑马鱼胚胎的致死毒性效应存在正相关关系,因此污水生物处理会增大水中消毒前体物(DOM)特别是腐殖酸类物质的含量,从而增加了DBPs的产生量和再生水的生物毒性及环境风险。     

Cu2+和Cd2+对斑马鱼胚胎早期发育的联合毒性

采用斑马鱼胚胎早期发育技术,测定Cu2+和Cd2+ 2种重金属对胚胎发育的毒性效应. 以24 h致死和72 h胚胎孵化抑制为毒性终点,2种重金属的剂量-效应曲线可用Weibull函数或Logit函数有效描述,由最佳拟合函数计算得出半数致死浓度(LC₅₀)或半数效应浓度(EC₅₀)为毒性效应的评价标准,2个毒性终点的重金属毒性大小顺序均为Cu2+>Cd2+. 应用浓度加和(CA)与独立作用(IA)2种模型,对72 h孵化抑制率的无观测效应浓度(NOEC)配比混合物的联合毒性作用进行了预测,通过混合物试验观测数据的95%置信区间与CA模型和IA模型预测的剂量-效应曲线进行比较分析表明,2种模型都可以有效预测斑马鱼胚胎孵化的联合毒性.      

微塑料和三氯生对斑马鱼的神经毒性效应研究

选用斑马鱼为模式生物，探究3种微塑料(PP、PE、PVC)和三氯生(TCS)联合暴露对斑马鱼的神经毒性效应。结果表明：微塑料(MPs)可以作为TCS进入生物体内的载体，MPs和TCS联合暴露毒性主要为协同作用；与TCS相比，TCS+PP、TCS+PE和TCS+PVC组中SOD分别降低了10.3%、12.4%和7.9%,AchE活力分别降低了10.8%、1.5%和6.1%,5-HT含量分别提高了83.2%、37.7%和59.3%(p<0.05);与TCS+PE相比，TCS+PP组5-HT含量提高了33.1%,具有显著性差异(p<0.05),PP-MPs和TCS联合暴露产生了更强的神经毒性；代谢组分析发现TCS+PP复合组诱导98个特异性变化的代谢物，这些代谢物通过影响氨基酸代谢、甘油磷脂代谢、鞘脂代谢、花生四烯酸代谢和神经活性配体受体相互作用等代谢过程，对脑产生更严重的神经毒性。     

氯苯和间甲酚对斑马鱼胚胎和仔鱼联合毒理效应研究

方法:采用斑马鱼胚胎和仔鱼发育技术,分别用不同浓度的氯苯和间甲酚混合液对斑马鱼胚胎和仔鱼进行暴露试验。结果:两种受试物联合对斑马鱼胚胎和仔鱼发育表现不同的联合毒性。0hpf染毒主要表现为:对24 h胚胎尾部延展为拮抗作用,48 h水肿、72 h孵化和畸形均为协同作用;48 h对仔鱼毒性为由相加作用向拮抗作用的转变,在24 h、72 h和96 h联合毒性均为协同作用。结论:氯苯和间甲酚联合作用对斑马鱼胚胎和仔鱼存在毒性。