代谢组学技术在环境毒理学研究中的应用

代谢组学作为系统生物学的一部分,通过考察机体受刺激后体液或组织中内源性代谢物的动态变化规律,并结合生物信息统计方法,可系统全面地揭示内因和外因作用于机体的毒性效应和机制。代谢组学技术具有快速、灵敏度高、选择性强的特点,逐渐在低剂量环境污染物长期暴露的毒性效应评估方面发挥出优势。本文综述了代谢组学技术的主要研究手段,在毒理学研究中的发展历程和优点,以及在环境毒理学研究中的应用及前景展望。重点讨论了代谢组学技术在重金属和持久性有机污染物(POPs)毒性评估以及环境胁迫耐受性评价中的应用。     

代谢组学方法在生态毒理学中的应用进展

代谢组学方法越来越多地用于研究有机体与生态环境的相互作用。近年来,该方法已被应用于化学物风险评价和野生动物的疾病诊断,成为环境科学,特别是生态毒理学中充满活力的研究方向之一。本文介绍了应用于代谢组学研究的核磁共振波谱和质谱2种检测技术,着重讨论了生态毒理学研究中代谢组学方法在生物标志物的发掘和毒性评价,以及有机体对环境影响因子的代谢响应、野生水生动物疾病的诊断和监测等方面的应用。这些代谢组学在生态毒理学领域的应用将促进对有机体与环境相互作用的认识。     

前言

毒理学是一门研究外源性化学物质对人类机体的毒性作用及其防治的科学.它的研究对象涉及工业、农业、医药卫生、环保、军事等领域,研究层次包括群体、整体、靶器官、细胞、亚细胞及分子水平的宏观和微观方面.为适应跨部门、跨学科以及与国际间的学术交流,推动我国毒理学的发展,在科协及有关单位的大力支持下,中国毒理学会经过几年的筹备于1993年12月成立,并已先后成立了十几个专业委员会.分析毒理学是毒理学与分析化学等学科结合发展起来的一门科学,它是研究从复杂的系统中进行毒物分离、识别和测定的方法,以及毒物的组成、结构和状态与生物效应     

生态毒理基因组学——后基因组时代生态毒理学的新领域

基因组学、蛋白组学和代谢组学技术为生态毒理学的发展提供了生物高通量的技术手段,构成了新的交叉学科——生态毒理基因组学.生态毒理基因组学着重研究环境毒物暴露下非靶生物基因和蛋白的表达,能够在基因组水平上更深入地理解环境污染物的致毒机制,同时,它引进生物标志物为生态风险评价提供了平台.论文对生态毒理基因组学的发展历程、技术支持、模式生物及其在生态风险评价方面的应用进行了综述,以推动生态毒理基因组学技术在我国的进一步发展.     

环境毒理学研究进展

综述了近年来环境毒理学的研究进展,内容包括:环境污染物对机体的影响及其环境行为、环境污染物及其转化物的毒性和评估方法、实验室模式生物、生物标志物以及环境毒理学在其他相关学科中的应用等.此外,还对环境化学品管理和安全性评价、Hormesis(兴奋效应)现象、遗传毒性致癌物的危险度评价、室内环境毒理学分析与研究等热点问题进...     

基于质谱的高覆盖代谢组学数据采集策略研究进展及在环境毒理学的应用

代谢组学是分析细胞或生物体中小分子化合物的一门组学科学.代谢组学的目标是尽可能分析特定生物样品中的所有代谢物,实现高覆盖分析.基于质谱的技术促进了组学规模的代谢物检测,成为代谢组学的重要分析平台.质谱数据采集策略的选择对获得全面且高质量的代谢谱图信息至关重要,影响数据采集率进而影响代谢组学的覆盖率.本文全面综述了当前基于质谱的高覆盖代谢组学数据采集策略的研究进展,总结方法的优势和局限,并概述当前代谢组学方法在环境毒理学领域的新应用,最后讨论当前局限并对未来发展做出展望.     

脂质组学在环境领域中的应用

脂质是生物体内重要的组成物质之一,具有多种重要的生物学功能。脂质组学作为代谢组学的一个重要分支,主要通过研究生物体内脂质化合物及脂质代谢谱的变化,进而鉴定生物标志物,分析相关代谢通路,阐明生物体响应外界刺激的机制。随着分析技术的不断进步,尤其是色谱和质谱技术的引入,极大地推动了脂质组学研究的发展,并扩展了其应用范围。本文介绍了脂质组学的研究方法及其在环境领域中的应用前景,重点讨论了脂质组学及多组学联用技术在环境胁迫耐受性及环境污染物毒性评价中的应用。     

多组学技术应用于化学品风险评估的研究进展

随着进入到环境中的化学品种类和数量日益增加,化学品风险评估面临着越来越大的挑战.传统的化学品风险评估方法依赖于动物实验,无法对大量化学品的毒性进行高效检验与预测,并且缺少对机制的研究.多组学技术是多种高通量组学技术的联合应用,主要包括基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等,可以更加快速、准确地分析化学品毒性,预测化学品潜在风险.随着毒理机制研究的不断深入,生物信息数据的大量收集,以及数据处理软件的持续改进,多组学在化学品风险评估中必将起到越来越重要的作用.本文综述了应用于化学品风险评估中的主要组学技术、研究现状以及所面临的挑战,为未来的研究和发展方向提供参考.     

面向我国化学物质环境管理的计算毒理学模型评估思路及建设路径

计算毒理学模型正逐渐成为我国化学物质环境管理的重要工具之一.为了推动建立面向我国化学物质环境管理的计算毒理学模型评估方法体系,掌握模型评估核心技术,本文分析了我国发展和评估计算毒理学模型的必要性,总结了我国计算毒理学模型评估的管理需求,系统梳理了美国、欧盟、国际经济合作与发展组织(OECD)的模型评估方法.研究发现,发达国家普遍建立了一套相对完善的计算毒理学模型评估技术,构建了包含模型开发、评估、验证和应用的模型生命周期评估体系.当前,我国尚未建立计算毒理学模型评估技术方法,借鉴发达国家的经验做法,构建具有我国国情特征的计算毒理学模型评估体系,指导我国计算毒理学模型征集与评估工作,具有重要意义.     

环境污染物免疫毒性及其研究技术

随着免疫毒理学的发展以及人类对免疫毒性的认识,外源物质的免疫毒性逐渐成为毒理学研究热点。国内外诸多研究表明,多数环境污染物具有免疫毒性,并且不同的污染物产生免疫毒性的作用机制也不同。论文介绍了免疫毒性的基本概念和主要研究技术,综述了这些研究技术在当前环境污染物的免疫毒性研究中的应用,并提出了免疫毒性研究发展中的不足。     

Quantum Toxicological Research is Very Important, Which Should be Paid Attention

This review introduces the concept of quantum toxicology, its research methods, the adverse effects of quantum on human body, importance of quantum toxicology, the future development prospects and its role in pharmacology research. Quantum toxicology research is very important in pharmacology and toxicology, which should be paid attention.     

Ecotoxicity of polycyclic aromatic hydrocarbons, aromatic amines, and nitroarenes through molecular properties

Air, marine, and terrestrial pollution are continuously critical issues to be solved in environmental sciences. Particularly with the recent disaster in the Mexico Gulf and the risk of oil spills from the continuous offshore drilling activities in the North Sea, ecotoxicological profiling requires great attention. Fjord ecosystems are particularly neglected marine ecosystems, which require better surveillance and ecotoxicological profiling. In this context, this study focuses on exploring three potential indicators for aquatic stress [polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), aromatic amines (AAs), and nitroarenes (NAs)] by the study of their molecular and sub-molecular properties. The results show that the aromatic amine, 4-aminobiphenyl, gains a particularly reactive electronic potential, which can be summarized as a large change in LUMO+2 and HOMO?1 electron orbitals upon metabolic activation in the organism. This change in orbitals increases the overall electrostatic energy of the molecule, inducing a high affinity for DNA-adduct formation. Electronic analysis on nitroarenes shows in addition why 1,6-dinitropyrene is more stable than 1,8-dinitropyrene, and how the electrons favor nitrenium activation on the 6th and 8th carbon. Further analysis shows also that PAHs have a present correlation with hormonal similarity, and that their resemblance to estrogen can be correlated to mutagenicity, contributing to increased ecotoxicity. The electronic analysis of these three types of fossil pollutants shows how their toxicity is exerted from the electronic level and which structural features that determine the level of reactivity and toxicity. The summation of the background and electronic properties of these molecular toxins elucidates that PAHs, aromatic amines, and nitroarenes are all of equal importance as stress indicators for fjord systems, with particular emphasis on PAHs, which also exert hormonal structural similarities as a probable base of their carcinogenic mechanisms.     

基于模式生物秀丽隐杆线虫的环境污染物生殖毒性研究进展

由于人类社会的发展,环境污染也越来越严重,研究环境污染物对生态及人类健康的影响极为重要。生殖系统是人和动物繁衍后代的重要系统,常见环境污染物对生殖系统的影响正引起研究人员的广泛关注。秀丽隐杆线虫具有身体透明、品系丰富和遗传背景清楚等优点,为生殖毒理学研究提供了一个便利的平台。以秀丽隐杆线虫为模型已对多种环境污染物的生殖毒性进行了评价。本文重点叙述了重金属、纳米材料、有机物等化学污染,辐射、磁场等物理污染,以及病毒等生物污染对秀丽线虫生殖系统的影响,并归纳讨论了环境污染物造成生殖功能障碍的几种主要机制,如氧化应激、DNA损伤、内质网应激以及神经损伤等,但不同类型污染物的毒性效应与其自身的物化性质紧密相关。环境污染物诱导的生殖毒性中不同响应机制之间的关联性、不同发育阶段的敏感性差异、污染物的传代效应以及有效的缓解方式的筛选等都有待进一步的开展。     

除草剂阿特拉津的环境毒理研究进展

叙述了阿特拉津的应用概况及其在生产实践中所存在问题;阿特拉津在生物体内和环境中的降解代谢过程。综述了近年来国内外在阿特拉津的残留分析方法、环境毒理学和微生物降解等方面的研究进展。     

关于生态毒理学与环境毒理学几个基本概念的见解

对生态毒理学和环境毒理学的几个基本概念进行了论述.首先,论述生态毒理学和环境毒理学的定义和各自的研究范畴,提出二者区分的条件和方法;其次,对“毒物”和“非毒物”的概念进行论述,否定了“物质即毒物”的论点;第三,论述“靶器官”概念的局限性及其对学科发展的不利影响,提出以“敏感器官”概念代替“靶器官”的见解.     

农药对秀丽隐杆线虫毒性效应及其机制的研究进展

随着大量农药被广泛的使用并最终汇聚到环境介质中,对生态环境和人体健康产生潜在影响。秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)是土壤中最丰富的后生动物,在土壤生态系统中具有重要地位,并作为一种重要的模式生物广泛应用于环境毒理学研究。本文从秀丽隐杆线虫常用的毒理学研究方法入手,以致死率、生长发育、运动行为、繁殖、活性氧自由基(ROS)水平、细胞凋亡水平、相关基因表达量和蛋白水平等作为测试指标,归纳总结农药对秀丽隐杆线虫的衰老性、神经及生殖系统的毒性效应,分析探索其毒性机理,并展望了未来的研究重点。     

溴系阻燃剂毒理效应的计算模拟预测与环境风险评估进展

溴系阻燃剂(brominated flame retardants,BFRs)作为生产和使用量巨大的有机阻燃剂,在环境介质和生物体内被广泛检出。BFRs及其代谢产物会对生物体造成神经毒性、遗传毒性、发育毒性及内分泌干扰效应等,环境和健康风险得到日益广泛的关注。国内外学者通过最小二乘法(LS)和类似马尔可夫链蒙特卡罗算法(AMCMC)等统计分析方法建立了BFRs在环境中转化和归趋的预测模型,采用分子对接、分子动力学模拟和定量结构-活性关系(QSAR)模型等方法分析了BFRs及其代谢产物毒性作用的微观机制。综合近年来国内外的相关研究,发现BFRs的结构(取代基的类型和数量)会影响其环境行为和毒理效应,在总结研究成果的基础上,对BFRs的生态和健康风险进行评估,为其未来的研究和发展方向提供参考。     

秀丽线虫转基因品系在环境暴露评价与毒理学研究中的应用

目前,模式动物秀丽线虫已被广泛应用于环境暴露评价和环境毒理学研究中.在系统介绍了各种秀丽线虫转基因品系在环境暴露与毒性评价以及环境毒理研究中的应用进展基础上,分析了秀丽线虫转基因品系在环境暴露与毒性评价研究中的灵敏性与直观性的特点.最后,讨论了秀丽线虫转基因品系在环境暴露与毒性评价以及环境毒理研究中尚存在的问题和可能的...     

大气颗粒物暴露与健康效应研究进展

大气颗粒物一直是影响我国大多数城市空气质量的首要污染物,且呈现出与欧美不同的煤烟、机动车尾气以及开放源复合型污染并存的高浓度污染态势,已有研究发现颗粒物的短期或长期暴露均会对人体产生不良的健康效应。本文从环境科学、暴露科学、环境流行病学和环境毒理学研究等方面系统综述了大气颗粒物健康效应研究的方法和进展,可为我国的大气颗粒物健康效应研究与大气颗粒物环境质量标准的修订提供方法学参考和经验借鉴。目前我国PM10污染尚未得到有效控制,细颗粒物(PM2.5)的污染也已引起关注,建议在不同区域开展空气污染健康效应的系统研究。