镉对体外培养鸡脾淋巴细胞钙稳态的影响

为了探讨钙稳态在镉对禽类免疫抑制中的作用,以终浓度为10 pμmol·L-1的CdCI:对急性分离的鸡脾淋巴细胞进行染毒,分别在培养12、24、36、48 h和72 h时收集细胞,采用Eura-2/AM荧光标记、半定量RT-PCR和酶试剂盒比色的方法分别研究了细胞内游离钙离子浓度、CaMmRNA的表达以及钙泵的活性.结果表明,随着镉作用时间的延长,淋巴细胞内游离钙离子浓度不断升高.CaM mRNA表达水平和钙泵活性不断下降,试验组与对照组差异显著(p<0.05或P<0.01),提示镉可使淋巴细胞内钙稳态失调而发挥免疫毒性作用.     

正常肝细胞和肝癌细胞对镉暴露毒性响应差异分析

正常肝细胞和肝癌细胞存在诸多生理特征差异,为探讨两种不同类型的肝细胞对镉（Cd）暴露毒性响应的差异,该研究分析了正常肝细胞系（HL-7702）和肝癌细胞系（HepG2）Cd暴露后在细胞活力、形态、凋亡及凋亡相关基因表达等方面的响应差异.结果表明:当Cd浓度为1 mg/L时,HL-7702细胞活力降至65%,而HepG2细胞活力未受到明显影响,且HL-7702细胞和HepG2细胞对Cd暴露的半数致死浓度(LC₅₀)分别为1.9和2.4 mg/L,说明正常肝细胞较肝癌细胞在细胞活力方面更为敏感. Cd暴露均会诱发两种细胞凋亡,但在0.25 mg/L的Cd暴露下,HepG2细胞凋亡率显著高于HL-7702细胞,说明正常肝细胞抗凋亡能力显著高于肝癌细胞.不同细胞中Cd诱发凋亡的分子途径不同,在HL-7702细胞中镉主要通过上调Caspase-3和下调Bcl-2基因的表达来诱导细胞凋亡,而在HepG2细胞中则主要通过上调Caspase-3基因来诱导细胞凋亡.研究显示,正常肝细胞和肝癌细胞对Cd暴露的毒性响应差异较大,采用人正常肝细胞比肝癌细胞更能准确评估重金属的肝毒性.     

正常肝细胞和肝癌细胞对镉暴露毒性响应差异分析

正常肝细胞和肝癌细胞存在诸多生理特征差异,为探讨两种不同类型的肝细胞对镉（Cd）暴露毒性响应的差异,该研究分析了正常肝细胞系（HL-7702）和肝癌细胞系（HepG2）Cd暴露后在细胞活力、形态、凋亡及凋亡相关基因表达等方面的响应差异.结果表明:当Cd浓度为1 mg/L时,HL-7702细胞活力降至65%,而HepG2细胞活力未受到明显影响,且HL-7702细胞和HepG2细胞对Cd暴露的半数致死浓度(LC₅₀)分别为1.9和2.4 mg/L,说明正常肝细胞较肝癌细胞在细胞活力方面更为敏感. Cd暴露均会诱发两种细胞凋亡,但在0.25 mg/L的Cd暴露下,HepG2细胞凋亡率显著高于HL-7702细胞,说明正常肝细胞抗凋亡能力显著高于肝癌细胞.不同细胞中Cd诱发凋亡的分子途径不同,在HL-7702细胞中镉主要通过上调Caspase-3和下调Bcl-2基因的表达来诱导细胞凋亡,而在HepG2细胞中则主要通过上调Caspase-3基因来诱导细胞凋亡.研究显示,正常肝细胞和肝癌细胞对Cd暴露的毒性响应差异较大,采用人正常肝细胞比肝癌细胞更能准确评估重金属的肝毒性.     

量子点与Cu~(2+)对L02细胞毒性的协同作用机制:量子点可能的木马角色

量子点由于其广泛应用及可能的对环境的危害而引起关注,理解量子点对原有环境污染物诱导毒性的影响以及相关的机制对于控制量子点的环境风险具有重要意义.用2μg/mL(IC10)的QDs和2.5～20μg/mL(IC10～IC40)的Cu2+以及人胚肝细胞(L02)作为研究对象,通过EDX和量子点荧光光谱的变化确定了量子点和Cu2+的结合,量子点的存在提高了细胞内Cu2+含量,并进而由MTT和HE染色结果确定了相应的量子点存在下Cu2+诱导的细胞毒性的增加:细胞形态显著变化,存活率最大降低了3倍.由此,推测量子点在此过程中可能扮演了木马角色,吸附了Cu2+并携带其进入细胞,使得细胞内的Cu2+含量增加进而导致毒性提高.量子点在环境中的这种特征值得关注.     

活性氧和钙离子参与镉诱导的酵母细胞死亡过程调节

以酵母为实验材料,研究了镉(以CdCl2形式添加)对细胞的毒性作用机制.结果显示,浓度为0.25~5 mmol·L-1的镉可降低酵母细胞活性,诱导细胞死亡;随着镉浓度的提高和处理时间的延长,细胞死亡率增高.凋亡抑制剂Z-Asp-CH2-DCB与镉共同作用后,细胞死亡率明显低于镉单独处理组.经镉处理后,酵母细胞内的活性氧(ROS)水平显著升高;外源抗氧化剂抗坏血酸和过氧化氢酶能降低镉引发的细胞死亡,特异性Ca2+螯合剂EGTA或Ca2+通道特异性抑制剂LaCl3亦可明显降低镉诱发的细胞死亡率.研究表明,镉诱发的酵母细胞死亡过程存在依赖于caspase途径的细胞凋亡途径;镉诱发的死亡与镉处理组胞内ROS和Ca2+水平升高有关,ROS可能通过增加胞内Ca2+水平,继而激活相关下游信号导致细胞死亡.     

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.     

杜氏盐藻对硫酸盐和镉的吸收及其相互关系

以对环境变化较为敏感的杜氏盐藻(Dunaliella tertiolecta)作为实验材料,研究了硫酸盐与镉的相互作用关系.结果表明,在两种 SO2-4水平(0.3mmnl·L-1,3mmol·L-1)条件下,相同浓度镉暴露时其总镉(TCd)含量基本相同,而 0.3mmol·L-1 SO2-4水平下,细胞内镉(ICd)的含量仅相当于3mmol·L-1 SO2-4 水平下的含量的40%左右,可能的机制是:在 SO2-4水平较高的情况下,细胞可以合成较高浓度的络合基团,从而使镉的生物可利用性和毒性大大增强;当镉暴露对杜氏盐藻的生长代谢产生抑制作用时,会诱导其对硫酸盐的吸收.因此,在进行水生生态系统的健康质量评价时,应当考虑S和Cd的相互作用.     

聚苯乙烯微塑料单独或与镉共同暴露诱导肝细胞铁死亡

微塑料作为一种新型污染物,易吸附并富集环境中的重金属等,广泛存在于大气、土壤和水体环境中,对人体的危害正受到广泛关注.微塑料与其吸附污染物引发的复合毒性效应及机制是目前微塑料环境毒理学评价中亟待解决的科学问题.本研究以聚苯乙烯微塑料和镉为研究对象,考察其对新型细胞死亡方式-铁死亡的诱导作用,发现微塑料和镉暴露诱导肝细胞线粒体形态异常和线粒体嵴减少、GSH水平下降、脂质过氧化损伤以及关键铁死亡调节蛋白GPX4表达量降低,证实微塑料和镉暴露可诱导肝细胞发生铁死亡;同时不同铁死亡抑制剂及毒性检测指标的测定还表明,Cd²⁺主要通过抑制膜脂修复膜GPX4活性,引起脂质过氧化,导致铁死亡发生;聚苯乙烯微塑料主要通过刺激活性氧产生促进铁死亡;二者复合体可同时通过活性氧和抑制酶活等方式促进铁死亡发生,但其发生程度弱于Cd²⁺,可能是由于复合体中Cd²⁺呈吸附态降低其部分毒性所致.本文预期将为深入评价微塑料与镉的复合毒性效应提供数据支撑,同时为微塑料与其它共存的有毒组分的复合毒性效应及机制研究提供一定参考.     

钙信号对镉诱导河南华溪蟹细胞凋亡的调控

以河南华溪蟹(Sinopptamon henanense)为研究材料,采用生理生化和酶学组织化学等方法,通过不同时间(12、24、48、72和96 h)不同镉浓度(0、14.5、29、58 mg·L-1)处理,首先研究了镉对肝胰腺细胞内钙调素(CaM)含量、钙ATP酶(Ca2+-ATPase)活性和细胞凋亡的影响;然后用Ca2+抑制剂EGTA和LaCl3预处理河南华溪蟹后再进行镉处理,以分析Ca2+信号对镉诱导肝胰腺细胞凋亡的影响.结果显示,镉处理引起肝胰腺细胞CaM含量和Ca2+-ATPase活性显著升高,并且Caspase-3和Caspase-9被激活.用Ca2+抑制剂EGTA和LaCl3预处理华溪蟹4 h后,再用镉处理48 h,镉诱导的肝胰腺细胞Caspase-3和Caspase-9活性上升都被阻断.结果表明:镉处理引起河南华溪蟹肝胰腺细胞Ca2+浓度发生变化,并通过CaM等信号分子调控Caspase-3/9活性,进而引发细胞凋亡.     

镉对农作物生长发育的影响与吸收累积的关系

1961年日本发现“骨痛病”,于1968年认定系食用含镉大米中毒所致.十多年来镉对人体和动物的毒性已有不少报道.但对植物,特别是对农作物的危害,报道尚不多.1978年以来我们进行了研究,发现镉对作物生长发育和吸收累积有一定的相关性.     

环境因素对菹草根和叶细胞质膜Ca2+-ATPase活性的影响

通过改变溶液温度、pH值、ATP浓度、钙浓度和培养液的钙浓度等条件,研究了菹草根和叶细胞质膜Ca2+-ATPase的活性的变化.结果表明,根细胞质膜Ca2+-ATPase的活性在pH 6.0时最高,其最适反应温度为40℃;叶细胞质膜Ca2+-ATPase在一个较宽的pH范围内具有高活性,最适反应温度为45℃;溶液中ATP浓度分别为3mmol/L和4mmol/L时菹草根和叶细胞质膜Ca2+-ATPase活性最大;无论是菹草根还是叶细胞质膜Ca2+-ATPase活性,在溶液钙浓度为10-4mol/L时都最高.在营养液中添加不同CaCl2浓度培养菹草,其根和叶细胞质膜Ca2+-ATPase活性表现出差异,根细胞质膜Ca2+-ATPase活性比叶细胞质膜Ca2+-ATPase活性高,且随营养液中钙浓度的增加,这种差异加大;当营养液中钙浓度在10mg/L(2.5×10-4 mol/L)以下时,Ca2+-ATPase活性逐渐上升,营养液中钙浓度由10mg/L增加到15mg/L,Ca2+-ATPase活性陡然下降,这与溶液钙浓度对Ca2+-ATPase活性的影响相呼应.     

二氧化硫对大鼠离体心脏功能影响的机制研究

为了探讨二氧化硫(SO2)对心脏功能影响的机制,分别用10、300和1000μmol·L-1的SO2灌流大鼠离体心脏后,测定心脏组织中一氧化氮(NO)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)和谷胱甘肽(GSH)含量以及心脏灌流液中肌酸激酶(CK)和乳酸脱氢酶(LDH)活性.结果表明,10、300和1000μmol·L-1的SO2均可使心脏组织中NO和MDA含量以及心脏灌流液中CK和LDH活性明显增加,而使SOD和GSH含量明显减少.较高浓度(300和1000μmol·L-1)的SO2可使心脏组织中Na+K+-ATP酶和Ca2+Mg2+-ATP酶活性明显下降.结论:SO2对大鼠离体心脏功能影响的作用机制与SO2对心脏组织的氧化损伤作用、心肌细胞膜Na+K+-ATP酶和Ca2+Mg2+-ATP酶活性降低及NO-cGMP信号转导通路有关.     

镉对大鼠肾皮质结合反应的影响

通过体内和体外试验分别研究了镉对肾皮质微粒体谷胱甘肽转移酶(GST)及游离肾近曲小管细胞中葡萄糖醛酸(GA)结合反应的影响.结果表明:(1)体外试验中,在10~(-7)—10~(-3)mol/L浓度范围内,镉可抑制肾皮质微粒休GST活力;(2)体内腹腔注射CdCl_2(2.4mg/kg,连续3天)后,大鼠肾皮质GST活力无明显改变;(3)按同样方式腹腔注射CdCl_2后,可降低游离肾近曲小管细胞中GA和7-羟基香豆素(7-HC)的结合反应;(4)体外试验中,低浓度镉(10~(-7)mol/L)可使肾皮质细胞中GA和7-HC的结合反应增强,而在10~(-6)—10~(-2)mol/L浓度范围内,镉可降低GA和7-HC的结合反应.     

低剂量长期铅暴露对雄性黑斑蛙精巢组织关键酶活性的影响

在实验条件下,将健康的性成熟雄性黑斑蛙暴露于0.1、0.2、0.4、0.8和1.6mg·L-1的Pb2+溶液中30d,以Ca2+-ATP酶、Na+-K+-ATP酶、Ca2+-Mg2+-ATP酶、β-葡萄糖醛酸苷酶(β-DG)、乳酸脱氢酶(LDH)和酸性磷酸酶(ACP)活性为指标,进行了长期铅暴露对雄性黑斑蛙生殖毒性的研究.结果表明:随着铅染毒剂量的增加,Ca2+-ATP酶和Na+-K+-ATP酶活性被诱导,Ca2+-Mg2+-ATP酶活性被抑制,当Ca2+-Mg2+-ATP酶的抑制程度超过Ca2+-ATP酶和Na+-K+-ATP酶的代偿机制时,会抑制精子的发生,进而导致雄性生殖毒性;在1.6mg·L-1Pb2+处理下,ACP酶被显著抑制,提示支持细胞受损,精子总数受到影响;在0.4mg·L-1Pb2+处理下,LDH酶被显著抑制,提示生精细胞受损,精子质量受到影响.     

硅酸钙和生物腐殖肥复配对葱生长和镉吸收的影响

蔬菜的安全生产是切断镉通过食物链进入人体的关键环节.为研究硅酸钙和生物腐殖肥复配对葱生长和吸收镉的影响,在实际镉污染蔬菜地设计4种不同处理(T1:0.5%硅酸钙+0.5%生物腐殖肥、T2:0.5%硅酸钙+1.0%生物腐殖肥、T3:1.0%硅酸钙+0.5%生物腐殖肥、T4:1.0%硅酸钙+1.0%生物腐殖肥)及空白对照(CK),并分析不同条件下土壤pH、DTPA有效态镉、葱生物量和葱内镉含量随时间的变化.结果表明,4种处理均能提高土壤pH,降低土壤DTPA有效态镉含量,其中T3效果最明显,14、28、42和56 d时土壤DTPA有效态镉含量相对CK降幅分别为60.71%、49.54%、44.63%和58.94%;复配处理提高了葱地上部分生物量,其中T3和T4促进作用更显著,56 d时生物量增幅分别为107.19%和107.99%.不同处理对葱吸收镉的影响不同,56 d时,T4葱地上部分镉含量相对CK减少43.80%,有效减少植物对镉的累积,同时提高葱地上部分生物量,T4处理是较好的复配改良剂配比.     

镉对黑斑蛙脏器组织的亚慢性毒性效应

 研究了在不同浓度镉(10～40mg/L)中暴露30d黑斑蛙(Rana nigromaculata)脏器组织的亚慢性毒性效应.结果表明,当镉暴露浓度>30mg/L时,黑斑蛙的肝脏指数显著减少.黑斑蛙肝脏、肾脏和心脏Na⁺-K⁺-ATPase活性随着Cd²⁺浓度的升高而降低,表现出明显的浓度-效应关系.在同一浓度(20mg/L)不同时间处理中,肝脏、肾脏组织Na⁺-K⁺-ATPase活性随处理时间的延长表现为先升高后下降的趋势.肝脏和肾脏Na⁺-K⁺-ATPase对Cd²⁺更为敏感.肝脏指数的减少和肝脏、肾脏、心脏组织Na⁺-K⁺-ATPase活性的变化在一定程度上反映了镉对黑斑蛙的损伤作用.     

模拟酸雨对水稻叶片质膜H+-ATPase活性与胞内Ca2+浓度的影响

在水培条件下研究了模拟酸雨(pH=2.5～5.5)对水稻叶片胞内Ca2+浓度和质膜H+-ATPase活性的影响.结果表明:与对照组(CK)相比,酸雨处理5 d(胁迫期)后,pH=5.5和5.0处理组的水稻叶片胞内H+浓度、质膜H+-ATPase活性、胞内Ca2+浓度、质膜Ca2+-ATPase活性无显著变化;pH=4.0和3.5处理组各指标显著升高,且H+-ATPase活性随Ca2+浓度升高而上升;pH=3.0和2.5处理组各指标显著降低,此时胞内Ca2+缺失,对H+-ATPase活性的调节作用受到限制.经正常条件培养5 d(恢复期)后,pH=4.0和3.5处理组各指标均恢复至CK的处理水平,表明H+-ATPase活性受到Ca2+调控已恢复到正常;pH=3.0和2.5处理组的Ca2+浓度高于CK及胁迫期,H+-ATPase活性低于CK但高于胁迫期,表明H+-ATPase活性受Ca2+调控得到部分恢复.因此,酸雨胁迫下胞内Ca2+对质膜H+-ATPase活性有一定调节作用,且受酸雨强度的制约.     

酸雨对红色石灰土壤中Ca2+迁移及岩溶土壤生态系统的影响

为探讨酸雨对粤北岩溶区岩溶土壤中Ca迁移和流失的影响,选择酸雨频率和酸雨程度较高的我国广东省佛山市,开展自然降雨对红色石灰土壤中Ca2+的流失影响试验,于2011—2013年共收集到61次有效降雨产生的渗漏液,分析渗漏液中ρ(Ca2+)的变化情况,并间隔0.5 a左右测定供试土壤中的w(水溶性Ca)和w(TCa)(TCa为全钙),将试验3 a后供试土壤的w(有机质)、w(TN)、pH与供试源地土壤进行比较. 结果表明:①单位降雨造成的红色石灰土壤中Ca2+流失量与渗漏液中ρ(Ca2+)呈极显著正相关,与降雨量、渗漏液pH均呈正相关,而与雨水pH呈负相关,但不显著;单位降雨造成的土壤Ca2+净流失量达到2.16×10-5 g/(mm·kg),61次有效降雨造成的Ca2+净流失总量为0.05 g/kg. ②与蒸馏水及石灰岩采样点所在的坡麓洼地积水比较,酸雨明显增加了红色石灰土壤Ca2+流失量,但其影响因素复杂. pH为4.50~<5.65的轻度酸雨造成的土壤Ca2+流失量最大,其次是pH为5.65~6.29的非酸雨和pH<4.50的重度酸雨. ③降雨使石灰土壤中的w(TCa)呈持续减少趋势,2011—2013年供试石灰土壤中w(水溶性Ca)减少量为0.36 g/kg,并且呈明显的由上至下的减少迁移过程. ④与供试源地土壤相比,历经3 a酸雨淋溶的红色石灰土壤的w(有机质)和w(TN)均极显著增加,表层pH也极显著升高,意味着酸雨加速了土壤的分解转化,存在潜在的养分流失风险. 研究显示,酸雨不仅造成石灰土壤中Ca2+的加速流失和迁移,也加速了土壤中各类养分的分解转化,同时还会对岩溶地形、岩溶植物、流域水环境产生潜在或直接的影响.      

联苯胺对大鼠肝脏线粒体同工酶的影响

采用不同浓度的联苯胺(50,100,200mg/kg)对大鼠进行体内染毒,利用聚丙烯酰胺凝胶电泳法分析了大鼠肝脏线粒体SOD、GSH-Px、COX和Ca2+-ATPase同工酶的表达差异.结果表明,同工酶COX-L和ATPase-L只在50mg/kg低剂量浓度联苯胺处理组中特异表达.分析认为,低浓度联苯胺经体内代谢活化后,对大鼠肝脏线粒体COX-L和ATPase-L的表达具有诱导作用;当联苯胺浓度达到200mg/kg时,对SOD、GSH-Px、COX和Ca2+-ATPase同工酶的表达均产生明显的抑制作用.