基于转录组分析不同食物水平对海月水母水螅体无性繁殖的影响

为研究食物水平对海月水母螅状体无性繁殖能力及转录水平调控的影响,本文对不同食物水平培养下（F1组:25个卤虫/组/2天;F2组:250个卤虫/组/2天;F3组:1000个卤虫/组/2天）海月水母螅状体进行转录组分析,筛选差异表达基因,研究差异基因的富集通路,探讨了海月水母繁殖策略的分子机制。结果表明,15 ℃下匍匐茎出芽生殖是海月水母最主要的无性繁殖方式。食物水平越高,螅状体产生的子代个体（螅状体及碟状体）数量越多。转录组分析结果显示,F1组与F2组相比共有331个基因的表达水平呈显著性差异;F3组与F2组相比共有168个基因呈显著性差异。差异基因主要富集到两条与细胞生长、增殖、分化等相关的信号通路,分别为丝裂原活化蛋白激酶信号通路（mitogen-activated protein kinase, MAPK）和细胞周期信号通路（cell cycle）。随着食物水平升高,上述两条信号通路所涉及差异基因的表达对于海月水母无性繁殖均有促进作用。本研究结果有助于进一步认识海月水母无性繁殖的分子机制,为海月水母暴发的机理研究提供参考。     

利用基因芯片探讨五氯酚发育毒性的作用机制

0hpf斑马鱼胚胎经50μg/L五氯酚(PCP)暴露染毒8 h,提取其总RNA,与Affymetrix公司的斑马鱼基因组芯片杂交.发现与对照组相比,染毒样本中1 149个基因的表达显著增强(Signal log ratio1),501个基因的表达显著减弱(Signal log ratio-1).利用Chipinfo、Genmapp等生物信息学软件对差异表达基因进行了基因本体论功能分类和发育调控通路分析,结果显示,显著差异表达的基因涉及抗氧化、信号传导、翻译调节、转录调节等多个分子功能.五氯酚暴露后斑马鱼胚胎发育重要的调控通路BMP信号、ERK通路、FGF信号、Nodal信号的调控基因smad2、smad5、bmp4、bmp7f、lh、n-ras的表达发生了显著变化,Signal logratio分别为4.6、2.1、1.6、1.0、1.3、1.0.这些结果为进一步阐明五氯酚的发育毒性作用机制提供了标志物.     

双酚F和双酚S联合暴露下的斑马鱼富集及神经毒性

为探究双酚F（BPF）和双酚S（BPS）联合暴露下斑马鱼富集及神经毒性,进行为期14d的1,10,100,1000 μg/L BPF和BPS的单一或联合暴露.结果表明,BPF和BPS在斑马鱼组织内的富集水平与暴露浓度和暴露时间呈正相关,BPF富集能力高于BPS,BPF和BPS联合暴露降低了斑马鱼对BPS的富集水平,但对BPF富集水平的影响较小.脑组织中的富集水平低于肠道但远高于肌肉.以脑为目标组织进行了毒性研究,结果表明,BPF诱导的丙二醛（MDA）、8-羟化脱氧鸟苷（8-OHdG）、白细胞介素1β（1L-1β）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）等氧化损伤和炎症指标水平高于BPS,且联合暴露存在毒性增强效应.但BPS对皮质醇（COR）、肾上腺素（EPI）和乙酰胆碱酶（AChE）等神经毒性标志物和Syn2a、MBP、Gfap、MAP2、NSE2和S-100B等神经功能有关基因的毒性效应影响高于BPF,联合暴露削减了对AChE、COR和EPI等的影响.     

镉胁迫对栾树幼苗不同组织部位转录组差异研究

随着重金属镉（Cd）污染日趋严重,找寻高效土壤Cd污染治理方法刻不容缓.以具有植物恢复潜力的栾树（Koelreuteria paniculata）作为研究对象,通过转录组学RNA-Seq测序研究不同浓度Cd胁迫后栾树地上部与根部基因表达与代谢通路的变化.转录组测序结果表明,共获得了65171条Unigenes,根中差异表达的基因显著多于茎叶,且下调表达的基因多于上调表达基因.GO富集结果表明,在Cd胁迫下细胞内核糖核蛋白复合物（Intracellular ribonucleoprotein complex）、核糖核蛋白复合物（Ribonucleoprotein complex）和大分子复合物（Macromolecular complex）是栾树根部差异表达基因主要富集部分.在地上部中,差异表达基因主要富集在膜内组分和膜部分.KEGG途径富集分析表明,在根部中核糖体（Ribosome）、吞噬体（Phagosome）和三羧酸循环（Citrate cycle(TCA cycle)）是主要的富集途径.在叶中,植物激素信号转导通路显著富集.转录因子鉴定结果显示共有10种转录因子家族的基因差异表达...     

邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯对罗非鱼肝脏转录组影响研究

邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）作为生产量和使用量最多的一种邻苯二甲酸酯类化合物,其对水生生物具有多种毒性.本研究选用中国南方地区最重要的经济鱼类尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）作为实验对象,研究DEHP（50mg/kg bw）作用下罗非鱼肝脏组织内转录组的响应特征.利用IlluminaTM HiSeq 4000测序平台对DEHP处理组和对照组尼罗罗非鱼肝脏RNA样品分别进行转录组测序.对照组和DEHP暴露组分别获得30.10Mb和30.16Mb待分析数据（clean reads）,对转录组数据进行组装并去冗余后得到58,585个Unigene.将DEHP处理组和对照组的转录组数据进行比较一共获得5,008个差异表达基因,其中上调表达基因和下调表达基因分别为3,217个和1,791个.通过GO和KEGG功能分析后发现这些差异表达基因主要为机体免疫、生殖内分泌以及脂类代谢相关基因,这表明DEHP对尼罗罗非鱼肝脏毒性主要表现为免疫毒性、生殖毒性和脂类代谢紊乱.另外,实时荧光定量PCR验证结果发现转录组分析数据基本可靠.上述结果为在转录组水平筛选DEHP生物标志物,解析DEHP对罗非鱼毒性作用的分子机制提供了科学参考.     

基于毒理基因组学的PBDE-209和镉联合毒性效应研究

多污染物引发的联合毒性是环境污染物风险评价中的重要问题之一,然而此类研究相对不足.多溴联苯醚和重金属镉可在多种环境介质中共存,虽对其各自单独暴露所产生的毒性已有相对明确的认识,但对二者联合毒性效应及其分子机制的探索仍十分有限.生物信息学的发展为污染物的健康效应研究提供了一种新的思路.为此,本研究基于比较毒理基因组学数据库(CTD)分析了十溴联苯醚和镉在单独或共同暴露下所影响的基因和相关疾病,推测两种污染物对胎儿红系造血过程产生的潜在影响,并进一步整合外源红系细胞基因表达数据库中的基因芯片确证二者共同影响的基因集合.同时,通过对这些基因集合进行生物学过程和信号通路富集分析,筛选出潜在的靶基因JAK3和AKT2,并在无显著细胞毒性的暴露条件下,通过体外细胞实验验证了十溴联苯醚和镉对这两个靶基因表达的干扰.本研究结果可为预防多溴联苯醚和重金属的联合暴露风险提供一定的科学依据,同时,CTD数据库和外源特定疾病发生发展相关基因表达数据库联合使用,并结合传统毒理学研究手段的评价模式,可为污染物的共同暴露与特定疾病的相关性及分子机理的探索在研究思路和技术手段上提供参考.     

基因芯片筛选氯化汞对大鼠脑神经毒性差异表达基因

为了筛选汞神经毒性差异表达基因和探讨汞神经毒性分子机制,采用基因芯片技术,研究了大鼠皮下注射0.5mg/kg的HgCl₂ 1h后脑中基因表达的变化.结果表明,基因表达谱中差异表达基因共有742条,上调基因562条,下调基因180条.生物信息学分析表明,差异表达基因中有免疫应答及解毒作用相关基因、遗传信息传递与表达相关基因、细胞信号传导基因、神经传导基因、细胞增殖与分化基因、细胞调亡等多种基因.分析结果提示这些基因的差异表达可能与汞神经毒性有关.利用基因芯片技术筛选相关基因,为深入阐明汞神经毒性的作用机制提供了新思路.     

毒死蜱暴露对蚯蚓的亚慢性神经毒性研究

蚯蚓作为土壤生态系统中重要的生物类群,在维持土壤生态系统的功能中起着重要作用.毒死蜱是我国使用量较大的有机磷农药品种之一,对以蚯蚓为代表的土壤生物具有潜在威胁.本文选择云南林地常见的蚯蚓优势种—皮质远盲蚓(Amynthas corticis)作为试验生物,从毒死蜱暴露引发的蚯蚓脑部神经递质(乙酰胆碱、多巴胺、5-羟色胺、谷氨酸)、离子通道特征酶(Ca²⁺-Mg²⁺-ATP酶、Ca²⁺-ATP酶)变化入手,对毒死蜱亚慢性神经毒性导致的蚯蚓运动、学习记忆等神经行为变化进行研究,运用综合毒性指数(IBR)评价蚯蚓生物标志物变化,开展毒死蜱暴露对蚯蚓的亚慢性神经毒性研究.结果表明：暴露期内,毒死蜱处理组中蚯蚓脑部的乙酰胆碱含量显著高于对照组(P<0.05),且随着暴露时间的增加,毒死蜱处理组中蚯蚓脑部乙酰胆碱含量持续升高,而蚯蚓脑部多巴胺、5-羟色胺、谷氨酸含量则均显著低于对照组(P均小于0.05).随着暴露时间的增加,毒死蜱对这3种神经递质含量的抑制加强,毒死蜱对蚯蚓的神经损伤导致了蚯蚓的运动迟缓和学习记忆障碍,毒死蜱暴...     

基于细菌毒性测试与小鼠肺基因转录分析的PM2.5健康效应

尽管大量流行病学和毒理学研究表明,PM_(2.5)暴露会导致一系列肺部疾病,但是其毒性机制尚不明确.本研究选取不同浓度梯度PM_(2.5)颗粒物样品进行细菌毒性评价,结果显示颗粒物的发光细菌急性毒性、遗传毒性分别为低毒和阴性.此外,采用气管灌注方法模拟小鼠呼吸暴露,研究了肺脏病理改变及差异基因表达.肺脏病理切片分析显示,PM_(2.5)暴露造成肺组织不同程度炎症反应和纤维化损伤,并呈现浓度越高、损伤程度越明显的现象.通路分析发现PM_(2.5)暴露影响到核糖体蛋白功能、脂肪酸与胆固醇代谢功能的正常表达,提示肺部炎症反应源于基因损害,其造成的损害后果可能是不可逆的.GO聚类分析发现免疫功能发生聚类富集,相关基因功能异常表达可能是造成肺部炎症的具体路径.这些发现有助于了解PM_(2.5)暴露危害路径和机制.     

氢化可的松对雄性稀有鮈鲫肾上腺激素调节功能基因的干扰作用

克隆了稀有鮈鲫促肾上腺皮质素释放激素(CRF)、阿片黑素促皮质素原(POMC)和糖皮质素受体(GR)基因片段,设计了物种特异性引物.BLAST分析结果显示,所克隆基因与斑马鱼、鲫鱼和鲤鱼相应基因的同源性超过90%.通过短期暴露实验研究了氢化可的松对稀有鮈鲫雄性成鱼主要脏器的毒性,并通过荧光定量PCR方法测定了其对上述基因表达的影响.结果显示,在0～125μg·L-1浓度暴露下,实验鱼体长、体重、性腺指数、肝脏指数和肾脏指数等指标与对照组均无显著差异.鱼脑CRF基因在暴露组较对照组有显著上调;脑POMC基因在低浓度暴露组显著上调,而在高浓度暴露组显著下调;且CRF和POMC基因的表达谱随浓度变化都呈现非典型剂量效应关系;肝脏GR基因在氢化可的松低暴露浓度组时较对照组明显下调.高浓度组时显著上调.以上结果表明,在分子水平上氢化可的松能够干扰鱼的肾上腺激素调节功能,但在器官和个体水平上没有表现出明显的毒性;HPA轴中的CRF、POMC和GR功能基因可以作为肾上腺皮质激素干扰物的敏感生物标记.     

PFOS暴露对肺癌细胞中信号通路的影响

为探讨全氟辛烷磺酸盐（PFOS）产生肺毒性的分子机制,采用细胞计数试剂盒（CCK-8）方法测定不同浓度PFOS对A549细胞活性的影响,并用二代测序方法测定PFOS暴露对A549细胞中miRNAs表达的影响,预测异常表达miRNAs的靶基因.通过生物信息学分析推断靶基因参与的信号通路及潜在的生物学功能.结果显示,低浓度PFOS（<00μmol/L）促进A549细胞增殖,高浓度PFOS抑制细胞增殖.暴露于300μmol/L PFOS中24h的A549细胞中108个miRNAs表达量显著上调,63个miRNAs表达量显著下调.差异表达miRNAs通过Ras、Rap1、HIF-1、ErbB和VEGF等信号通路参与细胞增殖、代谢和发育等生物学过程.这表明PFOS可通过影响细胞增殖和诱发炎症反应对肺造成威胁.     

基于拉曼光谱的铅致肝细胞生物分子变化研究

利用拉曼光谱技术采集不同铅离子暴露时间(0.5,1.5,3,6,12,24h)、暴露浓度(0.05,0.1,0.5,1,5mg/L)下HepG2细胞的光谱数据,欲探究在不同铅暴露条件下肝细胞的分子变化及其相关机制.研究结果发现,在不同条件下各组细胞的光谱形态基本相同,但部分特征峰的吸光度强度存在差异.经多元统计分析发现,除6h外,同一暴露时间下不同暴露浓度细胞的光谱数据在LD1上均存在离散趋势,并在暴露24h时最明显.细胞内蛋白质、脂质、核酸、类胡萝卜素、碳水化合物等生物分子的特征峰表现出明显差异,但不同类型生物分子发生显著变化的时间并不相同.由此可见铅暴露可损伤肝细胞蛋白质、脂质、核酸、类胡萝卜素的结构并影响其正常功能,这种毒性效应呈剂量-效应关系,且随暴露时间的增加而增加.本研究说明拉曼光谱可以实现铅对肝细胞生物分子变化的相关检测,这不仅为之后的细胞毒理研究提供了新的思路,同时也为环境污染物的安全评价提供了理论依据.     

孕期低剂量镉暴露对不同性别胎鼠肝脏发育的影响及其分子调控机制的研究

为探究镉对胎儿肝脏发育的毒性作用.拟选用15只性成熟的8周龄的雌性C57BL/6小鼠,与雄鼠交配见栓后,于妊娠第7.5 d(Embryonic 7.5,E7.5)时,随机分为3组(每组5只),分别通过饮用水暴露法饲喂0、20和40 mg·L^-1的氯化镉溶液,并于E14.5 d时收集各组小鼠的胎儿肝脏等组织.通过Ki67和TUNEL染色方法探究镉对不同性别胎鼠肝脏的增殖功能和凋亡功能的影响,并通过PCR芯片筛查和实时定量PCR方法检测镉处理组的雌性和雄性胎鼠肝脏中与细胞增殖和凋亡功能相关基因的表达变化.此外,我们还将通过石墨炉火焰原子吸收技术对镉处理组的雌性和雄性胎鼠的镉含量进行检测.结果显示:孕期低剂量镉暴露对胎儿体重、胎肝重量和肝脏指数均无显著性影响.在本实验条件下,镉对胎鼠肝脏的凋亡功能无显著性影响,但对增殖功能具有抑制作用,且该抑制作用具有雌性依赖性的特征.镉特异性诱导雌性胎鼠肝脏中NF1等多个细胞增殖功能相关基因以及TGF-β1信号通路分子的表达失衡;但对雄性胎鼠肝脏中相关基因的表达水平无显著性影响.镉在雌性胎儿组织中的积累量显著高于雄性胎儿组织.综上所述,孕期低剂量镉暴露特异性抑制雌性胎儿肝脏的细胞增殖功能,并诱导雌性胎儿肝脏中NF1等多个增殖功能相关基因以及TGF-β1信号通路分子的表达失衡,该性别依赖性的抑制作用可能与镉在雌性胎儿中相对较高的积累量相关.     

NF-κB通路参与邻苯二甲酸二丁酯诱导U251细胞毒性的作用研究

为探究nuclear factor-κB (NF-κB)通路及其分子事件相关蛋白参与邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl-phthalate, DBP)诱导神经毒性的作用机制,以人胶质瘤细胞U251为对象,设置6个实验组:Control组,Tween 80组(阳性对照组)、25μmol·L~(-1) DBP组、100μmol·L~(-1) DBP组、20μmol·L~(-1)维生素E (vitamin E, VE)组、100μmol·L~(-1) DBP+20μmol·L~(-1) VE组.U251细胞经不同处理组分别暴露12 h及24 h后,观察细胞形态学结晶紫染色结果,检测细胞活性(CCK-8)、活性氧(reactive oxygen species, ROS)、丙二醛(malondialdehyde, MDA)、氧化应激转录因子NF-κB,以及NF-κB通路相关蛋白钙调神经磷酸酶(calcineurin, CaN)、泛素特异性蛋白酶14(ubiquitin-specific protease 14, USP14)、胶质细胞源性神经营养因子(glial cell line-derived neurotrophic factor, GDNF)的表达水平.与对照组相比,100μmol·L~(-1) DBP组U251细胞的数量降低,细胞损伤,CCK-8降低,ROS、MDA含量显著升高,NF-κB水平显著升高,CaN、USP14表达均升高,GDNF表达降低,差异均有统计学意义(p0.05,p0.01);加入抗氧化剂VE处理后,与100μmol·L~(-1) DBP组相比,100μmol·L~(-1) DBP+20μmol·L~(-1)M VE组U251细胞的数量增多,细胞损伤得到缓解,CCK-8上升,ROS、MDA含量显著降低,NF-κB水平显著降低,CaN、USP14表达均降低,GDNF表达增加,差异均有统计学意义(p0.05,p0.01).NF-κB和NF-κB通路相关蛋白的水平或含量变化表明,NF-κB作为氧化应激转录因子参与DBP诱导的U251细胞毒性作用;VE作为抗氧化剂可阻断ROS的生成从而抑制NF-κB的活化,提示VE在体外对DBP介导的神经毒性具有一定的保护作用.     

三氯卡班环境暴露对斑马鱼神经行为的影响

为了探究三氯卡班(TCC)对脊椎生物神经行为的干扰及机制, 以脊椎模式生物斑马鱼为研究对象, 分别评判了TCC亚致死剂量急性暴露对幼鱼的神经发育毒性及慢性暴露对成鱼神经行为的影响.结果表明: TCC亚致死剂量急性暴露造成斑马鱼胚胎及幼鱼自主运动活力减少, 对声光刺激的敏感程度下降.吖啶橙凋亡染色表明, TCC诱导幼鱼头肾、脑部和眼睛等多部位发生细胞过度凋亡.通过扫描电镜观察, 侧线神经丘形态畸形, 发育受到抑制, 毛细胞团数量减少且排列紊乱.成鱼行为学试验结果显示, TCC长期暴露的成鱼过度焦虑及恐慌, 避险和警惕能力下降, 并表现出自闭, 不愿社交, 显著影响斑马鱼的记忆力、学习能力和辨别认知功能.     

甲基汞对大鼠脑即刻早期基因c-jun mRNA表达影响

为了探讨甲基汞神经毒性早期预报指标和信息传递分子机制,本文应用RT-PCR方法研究了不同浓度甲基汞暴露不同时间后,大鼠脑中即刻早期基因c-jun mRNA表达变化(对照组为0.9%生理盐水、暴露组浓度分别为0.05、0.5、5 mg·kg^-1;取样时间分别为20、60、240、1440 min).结果表明大鼠脑c-jun mRNA表达优先于汞的蓄积,大鼠脑c-jun mRNA表达变化对于甲基汞神经毒性具有早期预报作用, 即刻早期基因c-jun参与了甲基汞对中枢神经系统损害的毒性过程.     

2,4-二叔丁基苯酚对斑马鱼早期发育阶段的神经毒性

2,4-二叔丁基苯酚（2,4-di-tert-butylphenol,2,4-DTBP）作为一种合成酚类抗氧化剂（Synthetic Phenolic Antioxidants,SPAs）被广泛应用于塑料、橡胶、食品等工业产品中,近年来在水体、空气、生物体中被不同程度检出.然而目前有关2,4-DTBP的毒理学研究十分有限,尤其是对鱼类早期发育阶段的神经毒性效应尚未可知.因此,本文以斑马鱼为研究对象,在涵盖环境相关浓度水平上（0.01、0.1和1 μmol·L^-1,即2.06、20.6和206 μg·L^-1）,从运动活性、焦虑行为及多巴胺和5-羟色胺神经信号通路的基因转录水平探讨2,4-DTBP对斑马鱼早期发育阶段的神经毒性效应及其作用机制.结果发现,0.01和0.1 μmol·L^-1 2,4-DTBP暴露引起仔鱼在暗周期过度活跃,1 μmol·L^-1 2,4-DTBP暴露引起仔鱼在光周期异常平静及焦虑行为,斑马鱼的行为异常可能与5ht1ab 和drd1的过度表达有关.研究表明,2,4-DTBP可能对斑马鱼早期发育阶段具有神经毒性,且不同剂量下的作用机制不同.     

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。     

斑马鱼基因芯片技术在双酚A毒性机制研究中的应用

运用斑马鱼基因芯片技术和实时定量RT-PCR方法,从分子水平上研究了双酚A(BPA)对斑马鱼的毒性作用机制.试验将受精后的斑马鱼胚胎在0.5、1.5和4.5 mg/L BPA暴露8 d,基因芯片并经实时定量RT-PCR验证检测出50个特异基因表达上调或下调、并呈显著的剂量-毒性效应(p0.05).这些差异表达基因的发现证明BPA具有遗传毒性,并且通过它们功能和作用途径的分析,可以为前期工作中观察到的生理毒性和代谢紊乱等机制研究提供支持.     

氯化甲基汞对大鼠脑c-fos和c-jun基因表达的影响

为了研究即刻早期基因c-fos、c-jun在氯化甲基汞(MMC)神经毒性机制中的作用,本研究应用免疫组织化学方法对皮下注射甲基汞5.0mg/kg及0.1mg/kg的大鼠脑区FOS、JUN表达水平进行观察,对照组注射生理盐水.结果表明,急性暴露3h后,暴露组大鼠脑FOS、JUN蛋白表达均高于对照组,从而表明即刻早期基因(IEG)参与了氯化甲基汞对中枢神经系统损害的毒性过程.