大气颗粒物吸附的空气微生物毒性效应的研究进展

大气污染与人群健康关系的研究表明,灰霾天气中的大气颗粒物上附着有多种可吸入微生物,包括病毒、细菌和真菌.大气颗粒物中的部分有机物质能够与这些微生物相互作用,进而改变颗粒物上附着微生物的致病性和持久性.大气颗粒物及其所吸附的病原微生物来源广泛,种类繁多,并由于大气污染加重而越发显得重要.本文结合以往文献资料和新型冠状病毒肺炎的一些实验观察数据,综述了大气颗粒物附着的微生物种类、影响微生物存活的环境条件、与疾病流行的内在关系、大气颗粒物对所附着的可吸入微生物的影响和与疾病相关的毒性效应等5个方面,进一步为大气污染预防和控制措施提供思路和方法.     

大气颗粒物物理化学属性致病效应与损伤机制的研究进展

近些年,我国大气颗粒物所带来的健康问题越发突出,由此产生的环境疾病日益引起人们的广泛关注。大量的流行病学和毒理学研究发现,大气颗粒物能引起呼吸系统、心血管系统、神经系统、免疫系统等的损伤,造成新生儿出生缺陷,增加罹患癌症的风险,且与人群发病率和死亡率上升有关。但是由于大气颗粒物物化属性比较复杂,一种或几种损伤机制并不能完全解释其与致病效应的关系,因此具体的损伤机制目前还没有统一的说法,大气颗粒物物理化学属性与致病效应的关系仍在探索当中。本文从大气颗粒物的粒径、浓度、比表面积、来源、成分等基本属性入手,剖析其基本特点和可能影响健康的原因,探讨大气颗粒物通过氧化损伤途径诱导致病效应,并结合当前大气颗粒物健康影响研究现状提出在未来研究中应注重的相关内容。     

砷化合物的摄入调控机制

流行病学结果显示慢性砷暴露可导致人群罹患皮肤癌、膀胱癌、肺癌等恶性疾病,但其致毒/癌机制尚不明确.目前关于砷暴露致毒/癌机理的讨论主要集中在砷的胞内作用途径,而较少关注砷摄入调控过程对其暴露致毒/癌的贡献.在生理条件下,部分砷化合物由于结构与磷酸根、葡萄糖、甘油等天然底物相近,可借由相应的载体被细胞摄入,摄入途径和效率存在显著的砷形态依赖性.此外,砷化合物的生物毒性效应与其赋存形态直接相关.可见,砷的摄入调控对于砷的暴露致毒/癌具有重要作用.本文主要综述了在哺乳动物体系中不同砷形态的摄入载体、载体调控及对应的砷摄入分布、效率和暴露毒性,在此基础上,强调了以往在砷致毒/癌机制研究中被忽视的砷摄入调控途径.然而,砷摄入调控过程中的诸多重要环节如砷胁迫下的摄入启动和调控机制等都是空白,需进一步系统深入地研究,为深入理解砷的致毒机制提供了新的视角和研究思路.     

城市大气颗粒物中硝基多环芳烃的测定

随着工业经济的高速发展,大气污染日益严重,大气气溶胶颗粒物,作为城市大气中的最主要污染物之一,严重影响人们生活的空气环境质量. 遗传毒理学研究证明,有机颗粒污染物与大气中的臭氧、氮氧化物和·OH自由基等相互作用而形成二次污染物有直接致癌和致突变作用. 例如多环芳烃BaP含氧衍生产物(包括醌酚、二羟化物,环氧体等)和含氮衍生产物(如硝基BaP等),都是直接的致癌物质. 多环芳烃及其氮、氧衍生物以气相和颗粒物相存在.主要来自于石油燃烧,并与大气中其他微量气体如臭氧、氮氧化物、·OH自由基等,通过光化学反应等过程,进行化学形态的转化,使整个过程复杂多变,化学成分也复杂多变,给进一步的深入研究造成诸多困难.     

城市近地面大气颗粒物空间分布的监测与分析

城市近地面环境与人呼吸带高度范围相当,近地面大气颗粒物对行人健康有直接影响.当常规环境监测点位置和数量不足以全面反映近地表大气颗粒物空间分布状况时,选择合适的颗粒物载体显得十分必要.植物叶片的滞尘效应使之成为大气颗粒物的良好指标,尤其是常绿灌木叶片更能直接反映近地表环境悬浮颗粒物状况.以大气颗粒物污染严重的代表性城市石家庄市为研究区域,选择道路绿篱灌木大叶黄杨,于连续晴朗干燥天气条件下采集了3个5 d周期内、63处样点的滞尘叶片样品,测试叶片滞尘量和滞尘颗粒物粒度,利用ArcGIS讨论叶片滞尘量和滞尘颗粒粒度的空间分布及空间变异特征.结果显示,石家庄市大叶黄杨叶片平均滞尘量为0.3843 g·m-2·d-1 (变化于0.09310.9155 g·m-2·d-1),滞尘颗粒物粒度均值为1.9185μm(变化于1.30672.2500 μm),98.27%的颗粒小于10 μm,表明大叶黄杨叶片在城市近地表环境中对可吸入颗粒物有较好滞留性能,对行人呼吸健康有益.空间变异性分析表明,大叶黄杨叶片滞尘量和滞尘颗粒物粒度均具有空间自相关性,其中滞尘颗粒物粒度的块金值/基台值更小,即空间自相关性更强,表明滞尘颗粒物尺度除受局地污染源影响外,叶片表面属性因素起更重要作用;而滞尘量相对较大的块金值说明局地小尺度过程的影响不容忽视,即更易受到局地起尘源的影响.通过PM1、PM2.5、PM5、PM10等不同粒级颗粒物的分析表明,颗粒物越细其空间分布差异越大,这种细颗粒物的空间变化为进一步探讨城市不同地区人对大气颗粒物的暴露风险研究提供了基础.     

大气颗粒物中环境持久性自由基的电子顺磁共振检测方法

大气颗粒物中的环境持久性自由基具有强氧化性,参与大气中诸多化学反应,影响空气质量,进而影响人体健康,因此对其定性、定量检测具有重要意义,然而现阶段并没有成熟有效的分析检测方法.本文利用电子顺磁共振波谱仪,对比大气颗粒物的3种进样方式,建立了便捷、有效的大气颗粒物中环境持久性自由基检测方法.首先,配制不同标准物质(或溶液),确定仪器的最佳检测参数和大气颗粒物的最低响应浓度(或质量).然后,分别使用水洗脱法和有机溶剂提取法对大气颗粒物进行前处理,优化大气颗粒物的水洗脱和有机提取条件,对比大气颗粒物直接进样、水洗脱样和有机提取样的测定结果.最后,确定了上述3种进样方法的适用条件,即直接检测法适用于石英膜和Teflon膜样品,且操作简便,易于定量测定大气颗粒物中自由基的浓度;水洗脱法仅适用于Teflon膜样品,但需要已知颗粒物洗脱效率才能定量计算;有机溶剂提取法不能有效的提取的颗粒物上的自由基.     

大气细颗粒物对小鼠T淋巴细胞亚群的影响

大气颗粒物对肺免疫系统有潜在毒性作用,打破免疫系统平衡,大气颗粒物成分中危害首当其冲的是大气细颗粒物(PM_(2.5)),为研究大气细颗粒物引起的机体T淋巴细胞中Th1/Th2免疫失衡方向。本研究通过免疫组化实验方法检测暴露后小鼠肺组织中T淋巴细胞的表达,进一步采用流式细胞术检测大气细颗粒物气管滴注后小鼠肺脏淋巴细胞中Th1/Th2比例。暴露组小鼠肺组织免疫组化研究结果提示浸润细胞区有大量的CD4~+T细胞,中高剂量暴露组小鼠肺组织中淋巴细胞亚群Th1/Th2比例向Th1偏移。大气细颗粒物影响免疫失衡,使T淋巴细胞向Th1漂移。     

光化学反应中自由基的作用及反应影响因素的研究进展

自由基是对流层大气光化学反应的重要组成部分,光化学反应过程中不同的自由基扮演着不同的角色.本文综述了大气中常见的·OH、HO_2·_·、RO·、RO_2·、NO_3·和环境持久性自由基等自由基的来源,在光化学反应中的作用,以及关键影响因素,展望了未来对于自由基在光化学反应中的研究方向.这对于理解大气氧化性和自由基在光化学反应中的作用机理等核心科学问题具有重要的意义.     

大气细颗粒物生殖毒性研究进展

大气污染已经成为中国最主要的污染问题.大气细颗粒物作为大气污染的主要成分,具有生殖毒性.本文总结了大气细颗粒物生殖毒性的流行病调查及其动物实验结果,并主要从氧化应激、DNA损伤、炎症反应和血睾屏障的完整性破坏等方面,归纳了近年来大气细颗粒物生殖毒性作用机制的研究成果,对现有研究中存在的问题进行了探讨,这有助于深入推进大气细颗粒物的生殖毒性研究.     

微囊藻毒素诱导细胞氧化胁迫的研究进展(Progress in Oxidative Stress on Cell Induced by Microcystin)

微囊藻毒素对生物机体具有强烈的毒性.近几年的研究表明,微囊藻毒素能够诱导细胞产生氧化胁迫,这可能是微囊藻毒素的致毒机理的一个重要方面.在总结国内外相关研究基础上,论文从微囊藻毒素诱导细胞氧化损伤以及影响其抗氧化防御系统两个方面综述了微囊藻毒素诱导细胞氧化应激的研究进展.     

碲化镉量子点诱导氧自由基产生的检测

随着量子点(quantum dots,QDs)在生物标记和医学影像等领域的应用日益广泛,其环境暴露量逐渐增加,深入探讨QDs的毒性机制具有重要意义。QDs通过产生活性氧(ROS)诱发毒性效应是目前普遍接受的毒作用模式。为了探讨量子点的毒性与所诱发的ROS的种类和数量的关系,选用碲化镉量子点(CdTe QDs和CdTe/ZnS QDs),利用电子顺磁共振技术(EPR)分别测定了CdTe QDs和CdTe/ZnS QDs在无细胞体系中诱导ROS产生的种类和强度;利用EPR法、紫外可见分光光度法和荧光分光光度法分别测定了4、20和100nmol·mL-1的CdTe QDs和CdTe/ZnS QDs对超氧阴离子(·O2-)和羟基自由基(·OH)产生的促进作用。实验结果显示,CdTe QDs可诱导·O2-的产生;CdTe QDs和CdTe/ZnS QDs对·OH与·O2-的产生有明显的促进作用,且具有剂量-效应关系。研究表明,量子点可诱导和促进ROS产生,不同结构量子点对ROS的诱导和促进作用不同。     

Antioxidative potential of metformin: Possible protective mechanism against generating OH radicals

• Metformin consumes O₂−• and OH• induced by PM are proposed. • OH• dominated the oxidation of metformin compared with O₂−• • Metformin can prevent the harm of ROS induced by PM to human health. • Antioxidative potential of metformin was first proposed to provide measures. Exposure to particulate matter (PM) can lead to the excessive accumulation of reactive oxygen species (ROS), which causes oxidative stress and endangers human health. In this study, the effects of metformin on PM-induced radicals were investigated, and the antioxidation reaction mechanism of metformin was analyzed by the density functional theory (DFT) method. The corresponding results revealed that the consumption rate of dithiothreitol (DTT) increased as the metformin concentration (0–40 mmol/L) increased under exposure to PM active components. Moreover, the OH radical content decreased as the metformin concentration increased. This result may be related to the consumption of PM-induced OH radicals by metformin, which promotes the DTT consumption rate. Additionally, because the initiation reaction has a high barrier, the oxidation reaction rate between metformin and •O₂− is not very fast, although various catalysts may be present in the human environment. Importantly, we found that the barrier of metformin induced by OH radicals is only 9.6 kcal/mol while the barrier of metformin induced by oxygen is 57.9 kcal/mol, which shows that the rate of the •OH-initiated oxidative reaction of metformin is much faster and that this reaction path occurs more easily. By sample analysis, the mean OH radical generation was 55 nmol/min/g (ranging from 5 to 105 nmol/min/g) on haze days and 30 nmol/min/g (ranging from 10 to 50 nmol/min/g) on non-haze days. Moreover, OH radical generation was higher on haze days than on neighboring non-haze days. Taken together, all data suggest that metformin could consume the PM-induced radicals, such as OH radicals and •O₂−, thereby providing health protection.     

双酚A对小鼠肝脏和肾脏细胞的氧化损伤

为探究双酚A(BPA)的氧化毒性,分别以剂量为20、40和80mg·kg~(-1)·d~(-1)的BPA对雄性昆明小鼠灌胃处理1周,并测定了小鼠体内活性氧自由基(ROS)水平、还原型谷胱甘肽(GSH)含量、丙二醛(MDA)含量和DNA-蛋白质交联系数(DPC)。与对照组相比,各BPA暴露组小鼠肝脏和肾脏细胞中的ROS生成量、MDA含量和DPC系数均升高,而GSH含量下降(P<0.05或P<0.01)。ROS生成量、GSH含量和DPC系数均显示出剂量-效应关系。研究表明,BPA可扰乱小鼠肝脏和肾脏细胞的氧化应激平衡,诱导细胞氧化损伤。     

Solar-induced generation of singlet oxygen and hydroxyl radical in sewage wastewaters

Singlet oxygen (¹O₂) and hydroxyl radical (·OH) play an important role in the degradation of pollutants in surface waters. However, the mechanism underlying the photochemical generation of ¹O₂ and ·OH in wastewaters is poorly known. Here we studied the photo-induced generation of ¹O₂ and ·OH in different sewage treatment plant units. The correlation between the generation of ¹O₂ and ·OH and the water constituents was discussed. Our results show that in sewage units the ¹O₂ formation rate ranges from 2.19 × 10^?8 to 6.74 × 10^?8 mol L^?1 s^?1, and the ·OH formation rate ranges from 1.7 × 10^?11 to 3.06 × 10^?10 mol L^?1 s^?1. The average ¹O₂ formation rates in the various sewage units are similar to those in wetland and estuarine waters containing rich dissolved organic matter and 2–4 times higher than those in lake and seawater samples. The average ·OH formation rates of the sewage units are 5–50 times higher than for other water samples reported. The ·OH generation rate increased with the iron content with a correlation coefficient of 0.85, which indicates that the photo-Fenton reaction plays a dominant role in ·OH generation in sewage wastewater.     

毒死蜱对雄性小鼠生殖毒性的影响

为研究毒死蜱对雄性小鼠生殖毒性的影响,利用不同浓度毒死蜱染毒小鼠.以昆明小鼠为受试动物,毒死蜱按3、6和12mg·kg-13个剂量水平,灌胃染毒小鼠7d.以睾丸组织匀浆测定活性氧(reactive oxygen species,ROS)和还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)的含量;以睾丸细胞测定DNA-蛋白...     

纳米硫化镉量子点细胞毒性作用机制

为初步探讨硫化镉量子点(CdS QDs)的细胞毒性作用机制,采用MTT毒性实验比较了CdS QDs和常规CdS对仓鼠肺细胞(CHL)的毒性效应以及细胞内外活性氧水平.结果表明,1)在较低暴露浓度(≤20μg·mL-1)时,CdS QDs细胞毒性显著高于常规CdS,而在较高暴露浓度(>20μg·mL-1)时,两者相差不大.2)在较低暴露浓度(≤40μg·mL-1)时,添加N-乙酰半胱氨酸(NAC)可显著降低CdS QDs的细胞毒性,而在较高暴露浓度(>40μg·mL-1)时,添加NAC对CdS QDs的细胞毒性没有明显影响.添加NAC对常规CdS细胞毒性没有显著影响.综合实验结果推测CdS QDs的细胞毒性与暴露剂量有关:在低浓度(<20μg·mL-1)时,主要是活性氧的氧化损伤作用;在中等浓度(20~40μg·mL-1)时,活性氧和Cd2+的释放共同作用;在高浓度(>40μg·mL-1)时,则是Cd2+的释放占主导地位.     

DNA fragmentation,apoptosis and cell cycle arrest induced by sodium arsenite in cultured murine Sertoli cells: prevention by curcumin

Arsenic is a significant environmental concern worldwide, primarily due to geo physiochemical contamination of drinking water, and a major public health hazard in both developing and developed countries. The present study was aimed to investigate ameliorative effects of curcumin (Cur) against sodium arsenite (SA)-induced toxicity in cultured murine Sertoli cells. The cells were treated with SA (5 μM) and Cur (5 μg/ml and 10 μg/ml) alone or in combination for 12 hr. The SA treatment decreased cell viability, produced oxidative stress, and induced apoptosis as reflected by reactive oxygen species (ROS) generation, loss of mitochondrial transmembrane potential, DNA fragmentation, and apoptotic cells. Moreover, the SA-induced cell cycle arrest in the cells is characterized by a rise in the number of cells in the sub G1 phase of the cell cycle. The Cur was found to be effective in reversing all these arsenic (As)-induced cellular events. Data suggest that Cur modulates As-mediated oxidative stress, apoptosis, DNA fragmentation, and cell cycle arrest through suppression of excessive ROS generation. Evidence indicates that Cur may emerge as a useful protective agent against As-induced Sertoli cells toxicity by inhibiting As-induced damage in testes.     

稀土矿城市不同季节大气可吸入颗粒物中稀土含量特征及颗粒物细胞毒性

为探讨典型稀土矿城市不同季节大气可吸入颗粒物(inhalable particulate matter,PM10)中稀土元素污染特征及其细胞毒性响应,将前期采集于包头市的PM10颗粒物进行提取,检测PM10中的稀土元素(rare earth elements,REEs)含量,并将人肺上皮细胞(A549)暴露于不同浓度水平(25,50,100μg·m L-1)的PM10样品和标准颗粒物1649b(standard reference material,SRM1649b)暴露液,用WST-1法测定暴露24 h后的细胞活性,用2’7’二氯荧光素二醋酸盐(2’7’-dichlorofluorescein diacetate,DCFH-DA)荧光探针法和彗星实验分别测定暴露3 h后的细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生水平和DNA双链损伤程度。结果表明,包头春、夏季大气PM10和SRM1649b均引起A549细胞活性下降,并诱导细胞内ROS生成量增加,造成显著的细胞内DNA损伤,含REEs的大气颗粒物毒性显著高于标准颗粒物。与春季相比,包头夏季PM10对细胞活性的抑制程度更高,造成更多的DNA双链损伤,从而表现出更强的细胞毒性和遗传毒性。包头PM10呈现明显的轻稀土元素(light rare earth elements,LREEs)富集,铈(Ce)、钷(Pm)、镧(La)和钕(Nd)含量占稀土总量的50%以上。LREEs均与细胞活性和细胞内ROS产生水平呈负相关性,包头春季和夏季PM10中稀土元素含量的差异是导致包头PM10细胞毒性效应不同于标准颗粒物且具有季节性差异的原因之一。     

Toxic effects of enrofloxacin on Scenedesmus obliquus

In this article, the toxic effects of Enrofloxacin (ENFX) on Scenedesmus obliquus were studied, through investigating the growth, photosynthetic pigments, and protein contents. The possible toxic mechanisms of ENFX were analyzed by determining the superoxide dismutase (SOD) activity, malondialdehyde (MDA) content, proline content, and superoxide anion (O ₂ ^? ) generation rate. Results showed that the growth of algae was inhibited by ENFX and the 50% effective concentration (EC₅₀) values for 24, 48, 72, and 96 h of ENFX were 88.39, 63.86, 45.10, and 59.16 mg·L^?1, respectively. After treated with ENFX for 96 h, the contents of photosynthetic pigments decreased with the increase of ENFX concentration, the content of soluble protein and the activity of SOD increased and then decreased, and the generation rate of superoxide anion (O ₂ ^? ) increased continually. The contents of MDA and proline changed little in lower ENFX concentration groups, but increased rapidly when treated with higher concentration groups. These results suggested that ENFX affected the growth of S. obliquus, and the main toxicity mechanism was that algal cells generated the reactive oxygen species under ENFX stress, and then the reactive oxygen species (ROS) induced the oxidation damages of biologic macromolecules and changed the biomembrane permeability further.     

微囊藻毒素对束丝藻细胞生长和抗氧化系统的影响

为从活性氧(ROS)角度探讨微囊藻毒素(MC)导致藻类细胞死亡的机理及揭示藻细胞对MC诱发的氧化胁迫的响应机制,采用50和500μg·L-1的微囊藻毒素LR(MC-LR)处理束丝藻(Aphanizomenon sp. DC01)细胞,测定了细胞生长、细胞内活性氧(ROS)含量及抗氧化系统的变化.结果表明,50μg·L-1的MC-LR处理对藻细胞的生长无显著影响,而500μg·L-1的MC-LR处理可诱导藻细胞死亡.50μg·L-1的MC-LR处理的藻细胞ROS含量在处理第2d显著高于对照;但藻细胞能通过还原型谷胱甘肽(GSH)含量,超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性改变修复氧化损伤,使ROS水平在处理第3d恢复到对照水平.500μg·L-1的MC-LR处理可显著降低藻细胞GSH含量和SOD与GPX活性,刺激藻细胞生成过量的ROS;ROS在毒素处理4d后突然暴发,过量的ROS引起膜质过氧化,并最终导致藻细胞死亡。