络合态金属铜在大型水蚤(Daphnia magna)体内的生物积累及生物毒性

以人工稀释水作为背景水样,通过实验室暴露和化学平衡软件的辅助分析,研究了4种有机络合剂(草酸、酒石酸、EDTA和腐殖酸)对大型水蚤(Daphniamagna)体内铜的生物积累(BBD)以及生物毒性的影响.结果表明,有机络合剂的存在降低了大型水蚤体内生物积累量和金属硫蛋白(MT)含量,明显降低了水体中金属Cu的毒性,4种不同有机络合剂所产生的效果大体相同;有机络合态的铜也能为大型水蚤所吸收和利用,在相同浓度条件下大型水蚤对腐殖酸络合态铜的利用大于EDTA络合态铜.     

纳米二氧化铈对蛋白核小球藻和大型溞的毒性及其在大型溞体内的形态转化

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料的应用日益广泛。同时,这类具有独特物理化学特性的微小颗粒对环境和健康的影响引起了人们的关注。本工作参考国际经济合作与发展组织(OECD)化学品生态毒理测试方法,以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)和大型溞(Daphnia magna)为受试生物,研究了CeO_2纳米颗粒暴露对小球藻生长、叶绿素含量和细胞内活性氧水平以及大型溞运动能力的影响,分析了大型溞体内铈的形态。随着暴露浓度的升高和时间延长,CeO_2纳米颗粒逐渐抑制小球藻的生长,导致叶绿素水平的降低和活性氧水平升高。暴露96 h后,CeO_2纳米颗粒对小球藻生长的EC50为30.4 mg·L-1,而对大型溞活动抑制的24 h、48 h-EC50分别为430.2 mg·L-1和142.7 mg·L-1。根据中华人民共和国环境保护行业标准中的毒性分级标准,CeO_2纳米颗粒对小球藻属于中毒性物质,对大型溞属于低毒性物质。CeO_2纳米颗粒在大型溞体内主要以Ce(IV)的形式存在,约有3%转化为Ce(III)。对CeO_2纳米颗粒的水生态效应给予足够重视并深入研究其毒性作用机制。     

氧化石墨烯存在下铜离子对大型溞的毒性研究

氧化石墨烯(graphene oxide,GO)作为一种具有独特物理化学性质的新型纳米材料被广泛应用,其进入环境后可能对传统污染物的毒性造成影响。选取大型溞为受试生物,研究了GO的存在对Cu在大型溞体内的富集、毒性和抗氧化系统的影响。结果表明,GO对Cu~(2+)具有良好的吸附效果,大幅降低了试验液中Cu~(2+)浓度。1 mg·L~(-1)和2 mg·L~(-1)GO存在下,大型溞暴露于19.2μg·L~(-1)Cu~(2+)溶液72 h后,体内的金属Cu富集量由360μg·g-1干重分别降低为308μg·g-1和215μg·g-1干重。GO的存在降低了Cu~(2+)对大型溞的毒性,Cu~(2+)对大型溞的72 h-LC50值由19.2μg·L~(-1)升高至56μg·L~(-1)。Cu~(2+)单独作用时,大型溞体内SOD活性和GSH含量表现为先诱导后抑制,而MDA含量逐渐升高;当GO存在时,大型溞体内酶活性的变化趋势与上述现象类似,但含量总体低于Cu~(2+)单独暴露时的活性和含量。研究表明GO的加入减少了大型溞体内Cu的富集量,降低了Cu~(2+)对大型溞的氧化损害,对Cu~(2+)的毒性存在一定的减轻效果。     

纳米ZnO和纳米CuO在斑马鱼体内的富集与清除

为探讨工程纳米材料的生物毒性,采用半静态暴露方式(更换试液周期为1 d),在4 mg·L-1和10 mg·L-1浓度条件下,进行了斑马鱼(Danio rerio)对2种金属氧化物纳米材料——nano-Zn O和nano-Cu O的富集和清除实验。整个实验为期52 d,其中暴露阶段28 d,清除阶段24 d。通过测定不同时间节点纳米材料在鱼体内的浓度,研究了斑马鱼对nano-Zn O和nano-Cu O的富集与清除规律;并计算暴露阶段的最大富集系数(BAFmax)以及清除阶段的排出速率常数和总量清除率,比较分析了斑马鱼对这2种纳米材料的富集与清除能力。结果表明:在暴露阶段,nano-Zn O和nano-Cu O在斑马鱼体内的BAFmax分别为169.5和493.4(4 mg·L-1处理组)及168.4和298.6(10 mg·L-1处理组),二者在斑马鱼体内均不具有生物蓄积性;在清除阶段,nano-Cu O可以被斑马鱼有效地排出,其总量清除率(99.5%)和排出速率常数均高于nano-Zn O,而直到清除24 d时,斑马鱼对nano-Zn O的清除仍不完全(清除率91%)。本实验结果为金属氧化物纳米材料对水生生物的慢性毒理学研究提供了基础数据。     

全氟辛烷磺酸钾(PFOS)和纳米氧化锌(Nano-ZnO)单独与联合暴露对斑马鱼胚胎的氧化损伤和细胞凋亡的影响

探讨全氟辛烷磺酸钾(PFOS)和纳米氧化锌(Nano-Zn O)复合暴露对斑马鱼机体氧化损伤和细胞凋亡的影响。将斑马鱼胚胎暴露于PFOS(0、0.4、0.8和1.6 mg·L-1)、Nano-Zn O(0、12.5、25和50 mg·L-1)、PFOS+Nano-Zn O(0、0.4+12.5、0.8+25和1.6+50 mg·L-1)溶液中6天后,检测相关的酶活性变化(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(Gpx)、脂质过氧化物(MDA)、半胱氨酸蛋白酶(Caspase-3和Caspase-9)和与细胞凋亡相关基因(Bax,p53和Bcl-2)表达情况。结果表明:PFOS和Nano-Zn O单独与复合暴露均可造成斑马鱼胚胎的氧化损伤和细胞凋亡,但复合暴露组的氧化损伤和细胞凋亡程度明显大于单独暴露组。在PFOS和Nano-Zn O单独和复合暴露组中,随着处理浓度的升高,SOD、Gpx、Caspase-3和Caspase-9酶的活性显著升高。而CAT酶活性随着处理浓度的升高抑制作用显著。PFOS与Nano-Zn O复合暴露组与单独暴露组相比,Bax和p53表达显著上调,而Bcl-2表达显著下调。因此,在实验浓度范围内,等毒性配比1:1条件下,推测NanoZn O可以增强PFOS对斑马鱼胚胎的氧化损伤和细胞凋亡毒性。     

不同培养介质中纳米氧化铜对小麦毒性的影响

采用琼脂培养和水培方法比较了纳米氧化铜(CuONPs)在不同暴露介质中的环境化学行为及其对小麦根生长的影响,并探讨了不同培养介质对CuONPs植物毒性的影响机制.结果表明,琼脂介质相对水相(营养液)环境可以减少CuONPs的团聚,增强其分散性.在琼脂和水相中Cu离子溶出随CuONPs浓度变化规律存在明显差异,在50～1000mg CuONPs·L-(1以Cu计)范围内,CuONPs在琼脂中无论是Cu2+的溶出浓度还是溶出比率均低于其在水相中的值.CuONPs在不同介质中表现出显著的小麦毒性差异.琼脂培养下小麦根生长半抑制效应浓度EC50(以CuONPs浓度表示)为108mg·L-1,而在水培方式下为9.0mg·L-1,说明琼脂介质极大缓解了CuONPs引起的植物毒性.分析表明,Cu2+溶出浓度较CuONPs投放量与小麦根生长抑制效应之间存在更好的指数相关关系,这说明该研究体系下CuONPs小麦毒性主要是由纳米颗粒释放Cu2+引起的.此结论较好地解释了当培养介质从水相变成琼脂时,Cu2+溶出减少,纳米毒性降低的现象.该研究结果认为,当前国内外使用水培法获得的纳米材料植物毒性研究结果在外推至实际土壤状况时将高估其环境安全性风险,推荐使用琼脂作为纳米材料土壤环境风险评价的模拟介质.     

不同环境条件下三丁基氧化锡对火腿许水蚤（Schmakeria poplesia）的毒性效应

为探讨不同环境条件下三丁基氧化锡(TBTO)对桡足类的毒性效应,本文通过世代培养30日龄火腿许水蚤(Schmakeria poplesia)的多因素协同作用急性毒性实验,测定了温度、盐度、单胞藻浓度和桡足类密度等环境因素对TBTO毒性效应的影响。结果显示：TBTO对火腿许水蚤雌、雄个体的毒性效应无显著差异,96 h-LC50值分别为 0.41 µgTBTO l-1和0.42 µgTBTO l-1;随着温度的升高,TBTO毒性效应增强;与盐度25条件相比,盐度15和35条件下火腿许水蚤对TBTO的敏感性相对较高;单胞藻浓度升高导致TBTO对桡足类毒性效应降低;另外,桡足类暴露敏感性还受到其密度的影响。以上结果表明,环境因素对污染物的生物毒性效应产生较大影响,在毒理学研究中应根据实际环境情况设定合理的环境条件,以保证最终生态风险评价结果的科学性。     

全氟辛烷基磺酸钾(PFOS)和纳米氧化锌(Nano-ZnO)复合暴露对斑马鱼下丘脑-垂体-甲状腺轴功能的影响

全氟辛烷基磺酸钾(PFOS)和纳米氧化锌(Nano-Zn O)广泛存在于环境中,但是它们复合暴露对水生生物的潜在毒性机制尚未明确。本文探讨PFOS和Nano-Zn O复合暴露对斑马鱼下丘脑-垂体-甲状腺轴(HPT轴)毒性的影响。将斑马鱼胚胎从孵化开始暴露于PFOS(0.2、0.4、0.8 mg·L~(-1))、Nano-Zn O(6.75、12.5、25 mg·L~(-1))、PFOS+Nano-Zn O(0.2+6.75、0.4+12.5、0.8+25 mg·L~(-1))溶液中15 d后,分析幼鱼的发育毒性,体内的甲状腺激素(甲状腺素(T4)和三碘甲状腺氨酸(T3)含量和与甲状腺有关基因(CRF、TSH、NIS、TG和TPO)的表达情况。结果发现复合暴露组与单独暴露组相比,前者显著诱导了幼鱼的畸形率,降低了幼鱼的存活率,并抑制了幼鱼的体长。复合暴露组显著增加了幼鱼体内T3含量,同时抑制体内T4的含量。与单独暴露组相比,复合暴露组显著诱导了CRF和NIS基因的表达,同时抑制了TSHβ和TG基因的表达。而TPO基因的表达水平在单独和复合暴露组中没有显著差异。本研究首次证明了PFOS和Nano-Zn O复合暴露对斑马鱼幼鱼甲状腺轴的干扰效果并对其进行了机制探讨。     

纳米材料对底栖动物的毒性效应研究进展

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料被广泛应用于各个领域,在纳米材料生产运输、使用以及使用后的废弃过程中,纳米材料不可避免地会被释放到环境中。一旦纳米材料进入到水体,它们会经过一系列的迁移转化最终沉降在底泥中,并可能会对底栖动物产生潜在毒性效应。笔者重点总结和归纳了不同类型的常见人工纳米材料对底栖动物的毒性效应与其暴露环境和纳米材料自身物理化学特性的关系,发现在不同的毒性评价指标包括筑穴行为、生存率、发育繁殖、摄食率以及生物累积效应中,生物累积是底栖动物对纳米材料反应最为灵敏的评价指标。同时,底栖动物对纳米材料的生物累积不仅与纳米颗粒的大小和聚集程度有关,而且也与生物体内的消化微环境和和消化过程(pH、消化速率、同化效率和肠道的停留时间)相关。在归纳总结基础上,提出了完善纳米水生生物毒性效应研究的建议。     

纳米水稳型C_(60)60(n_(60))促进Zn~(2+)和Cr~(6+)在大型溞体内的吸收、抗氧化性和急性毒性

富勒烯(C60)作为一种被广泛使用的纳米工程材料,其环境行为和所造成的毒效应越来越引起人们的关注,特别是其与重金属的联合毒性。文章选取模式生物大型溞研究纳米水稳型富勒烯(nC60)与Zn2+和Cr6+的联合毒性。按EPA 2024急性毒性试验结果,nC60对大型溞48 h-LC50为0.47 mg·L-1,最大无观察效应浓度(NOEC)为0.10 mg·L-1。NOEC浓度选定为nC60亚急性试验浓度,用于联合毒性试验。nC60增强了Zn2+和Cr6+对大型溞的毒性,Zn2+和Cr6+对大型溞48 h-LC50分别由2.33 mg·L-1和0.40mg·L-1降低为1.52 mg·L-1和0.33 mg·L-1;nC60增加了大型溞对Zn2+和Cr6+的摄入,暴露1440 min后体内Zn2+和Cr6+累积量分别由6.52μg·g-1湿重和1.52μg·g-1湿重增加到9.98μg·g-1湿重和3.01μg·g-1湿重;nC60和Zn2+和Cr6+联合作用于大型溞后,大型溞SOD酶活性均呈现出增强的诱导现象,联合作用时诱导作用强于两种物质单独作用。此研究表明:在亚急性浓度下,nC60增强了Zn2+和Cr6+对大型溞的毒性,提高了大型溞体内Zn2+和Cr6+的积累,并提高大型溞体内自由基活性。     

食物源nC_(60)损害斑马鱼脑、鳃、肾和肝胰腺正常机能

水体中稳定存在的富勒烯纳米晶体(nC_(60))可被浮游动物滤食,并通过食物链传递到更高营养级生物。为探究食物源nC_(60)的生物效应,本试验选取携带nC_(60)的大型溞喂养斑马鱼21 d,考察了食物源nC_(60)对斑马鱼脑、鳃、肾和肝胰腺4个器官中ROS、Na~+K~+-ATPase、Ca2+-ATPase、酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(AKP)、谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT)活性等指标,用以评价食物源nC_(60)对斑马鱼的机能影响。暴露于食物源nC_(60)下的结果表明:斑马鱼脑ROS随时间增加而增加,暴露21 d后增加了79.17%。鳃、肾Na~+K~+-ATPase活性随暴露时间增加而降低,暴露21 d后分别降低了47.09%和51.07%;鳃、肾Ca2+-ATPase活性随暴露时间增加而减少,暴露21 d后分别降低了28.28%和35.13%。鳃、肾、肝胰腺AKP活性随时间增加而增加,暴露21 d后分别增加45.97%、26.68%和83.01%;鳃、肾、肝胰腺ACP活性随时间增加而增加,暴露21 d后分别增加38.85%、84.12%和55.77%。肝胰腺GPT和GOT活性随时间增加而降低,暴露21 d后各降低了50.05%和76.50%。本研究不但阐述了食物源nC_(60)降低高一级水生动物(斑马鱼)脑、鳃、肾和肝胰腺的正常机能,而且为进一步研究食物源nC_(60)对水生生物的生态毒理提供了部分基础数据。     

页岩气压裂返排液的水生生态毒性效应研究

页岩气压裂作业过程产生大量压裂返排液,这类废液富含有毒且致癌的芳香烃、有毒金属和铀、钍、镭等放射性物质、石油类添加剂等,具有可生化性差和难处理的特点。这类废液若不经任何处理就进行排放,将给环境和人群健康带来潜在的危害和风险。目前尚不清楚它们的生态毒性效应。论文从涪陵页岩气开采基地采集了4口开采井(2号井、6号井-1、6号井-2和9号井)的压裂返排液,采用国家废水测试标准分析4种压裂返排液的水质理化指标,采用斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)、大型溞(Daphnia magna)等标准毒性试验生物探究压裂返排液污染物体系的水生生态毒性效应,并研究水质理化指标与压裂返排液综合毒性的关系。结果表明,采集的所有压裂返排液样品均具备较大的水生生态毒性效应。以斜生栅藻的96 h的半数效应浓度(96 h-EC_(50))或大型溞的96 h的半数致死浓度(96 h-LC_(50))和毒性单位(TUa)为评价指标进行生态毒性分级,4个位点压裂返排液的生态毒性均为中毒及以上。压裂返排液的重金属、阴阳离子及有机物含量与其综合毒性的相关性结果表明,这些污染物成分与其藻类综合毒性无显著相关性。但Li、V、Cu、Ga、Rb、Ba等6种重金属及Na+、Cl-等2种阴阳离子对压裂返排液的溞类综合毒性有显著影响,影响程度依次为LiGaBaCl-VNa+RbCu。因此,在对压裂返排液进行处理时,这些与毒性相关的污染物是需要重点考虑的化学成分。     

广州市某A2/O工艺城镇污水处理厂出水对大型溞的生殖毒性作用

城镇污水处理厂废水中存在大量生物毒性物质,但该废水对动物的生殖能力影响研究还十分缺乏。利用大型溞暴露实验,检测广州市某采用A~2/O工艺的城镇污水处理厂出水的急性毒性和生殖毒性。48 h急性毒性实验表明,所有水样均未表现出急性毒性效应。慢性生殖毒性(14 d)测试结果表明:(1)从进水到缺氧池出水均能显著提高第一胎产溞数量;(2)进水和沉砂池出水显著增加受试期总产溞数量;(3)从厌氧池到出水工艺段受试溞的第一胎产溞时间均推后;(4)好氧池出水的毒性显著降低,但仍然对大型溞具有生殖毒性。研究表明,好氧池(A~2/O)工艺能够显著去除具有大型溞生殖毒性的物质,但污水处理厂废水的生殖毒性仍需要引起关注。     

氯霉素对大型溞的急性和慢性毒性效应研究

氯霉素是一种具有广谱杀菌作用的抗生素,曾在水产养殖中广泛使用,虽然目前已被列入我国渔药禁用清单,但在水环境中仍被大量检出。为探究氯霉素对水生生物的毒性作用,选择大型溞(Daphnia magna)作为受试生物,研究氯霉素对其急性毒性和慢性毒性效应,同时建立了氯霉素的高效液相色谱(HPLC)分析方法,通过实测浓度分析确保实验过程中氯霉素浓度保持在可接受范围内。结果表明:氯霉素对大型溞的48 h半数抑制浓度(EC50)为129.5 mg·L~(-1),95%置信区间为124.4!150.9mg·L~(-1),对溞类的急性毒性为低毒;长期暴露能抑制大型溞的产溞数量,以繁殖量为毒性指标,21 d无可观察效应浓度(NOEC)为1.25 mg·L~(-1),最低可观测效应浓度(LOEC)为2.50 mg·L~(-1);各暴露组实测浓度范围在配制浓度的80%～110%,保证了实验的有效性。同时,利用实验获得的急慢性毒性数据,计算氯霉素对大型溞的急慢性毒性比(ACR),发现利用慢性毒性求得的ACR值比利用急性毒性EC10求得的ACR值更接近推荐值。研究表明氯霉素对大型溞的急性毒性低,但具有慢性毒性效应,其环境风险不容忽视。     

敌草快对藻类和溞类的急性毒性及其水中含量测定

敌草快是一种非选择性、广谱的联吡啶类触杀性除草剂,主要通过干扰植物细胞膜、破坏光合作用而快速发挥效果。为探究敌草快对水生生物的毒性,测定了该化合物对羊角月芽藻和大型溞的急性毒性,并建立了高效液相色谱法测定水中敌草快含量的方法。结果表明:检测方法在1.00×10-2~3.00×10-2mg a.i.·L-1范围内的线性相关系数为0.99995,添加回收率在90.3%~109%之间,相对标准偏差(RSD)为1.10%~10.3%,保留时间在7.2 min左右。按实测浓度和理论浓度分别计算敌草快对羊角月芽藻的72 h的半数效应浓度EyC50(72 h-EyC50),分别为3.16×10-2mg a.i.·L-1和3.32×10-2mg a.i.·L-1,均为高毒;对大型溞48 h的半数效应浓度EC50(48 h-EC50)分别为1.18×10-2mg a.i.·L-1和1.33×10-2mg a.i.·L-1,均为剧毒。     

溴氰菊酯对菲律宾蛤仔体内酶活性和组织损伤的初步探索

采用不同质量浓度的溴氰菊酯(0.0070 mg·L~(-1)、0.014 mg·L~(-1)、0.020 mg·L~(-1)、0.027 mg·L~(-1))对菲律宾蛤仔进行20 d半静置染毒,测定不同时间淋巴液中乙酰胆碱酯酶(ACh E)和钠离子-钾离子-三磷酸腺苷酶(Na~+-K~+-ATPase)活性、鳃和肝脏中谷胱甘肽转硫酶(GST)活性的变化,并观察染毒20 d后鳃丝组织和消化盲囊组织的损伤情况。酶活性分析结果显示,与对照组相比,低浓度组(0.0070 mg·L~(-1))试验期间酶活性均无显著差异(P0.05);中浓度组(0.014 mg·L~(-1)、0.020 mg·L~(-1))淋巴液中ACh E和Na~+-K~+-ATPase均呈先激活后抑制的变化规律(P0.05),鳃和肝脏中GST活性均呈上升趋势(P0.05);高浓度组(0.027mg·L~(-1))淋巴液中ACh E和Na~+-K~+-ATPase、肝脏中GST活性在试验期间持续下降(P0.01),而鳃中GST活性呈先抑制后升高的趋势(P0.05)。研究表明,低中浓度的溴氰菊酯对菲律宾蛤仔体内的酶活性表现为先诱导后抑制,具有明显的时间、剂量效应;高浓度的溴氰菊酯对菲律宾蛤仔体内酶活持续抑制,且染毒浓度越高,组织细胞变异越显著,表现为鳃丝上皮细胞纤毛层萎缩、纤毛脱落,消化盲囊上皮细胞膨胀,出现包涵体样结构。     

Effects of environmental hypercapnia on hemato-immunological parameters,carbonic anhydrase,and Na+, K+-ATPase enzyme activities in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) tissues

In this study, the effects of environmental hypercapnia on hemato-immunological parameters and the activities of respiratory enzymes such as carbonic anhydrase (CA) and Na⁺, K⁺-ATPase were investigated in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) tissues (gill, liver and kidney). Batches of 12 fish were exposed to 4.5 mg L^?1 (control) and 14 mg L^?1 CO₂. No mortalities occurred during the 14 days of the experimental period. Red blood cell (RBC), hemoglobin (Hb), and hematocrit (Ht) levels, and innate immune parameters such as nitro blue tetrazolium (NBT), lysozyme, and myeloperoxidase activities, and the melano-macrophage frequency were negatively affected by elevated CO₂ levels. Patterns of change in CA activity differed among the gill, liver, and kidney. Compared with the activities of CA in the control group, the CA enzyme was significantly stimulated at day 7 in the gill tissue, whereas it was stimulated at day 14 of the experiment in the liver tissue of fish exposed to 14 mg L^?1 CO₂ (P < 0.05). In contrast to the pattern of CA enzyme activities, the Na⁺, K⁺-ATPase enzymes were stimulated significantly in the liver after day 7 but inhibited in the kidney and gill (P < 0.05). These results suggest that a subchronic exposure to hypercapnia of rainbow trout tissues may lead to adaptive changes in the respiratory enzymes and negatively affects hemato-immunological parameters.     

Inhibition of Na+/K+-ATPase and of active ion-transport functions in the gills of the shore crab Carcinus maenas induced by cadmium

Inhibition of Na⁺/K⁺-ATPase from gill plasma membranes of the shore crab Carcinus maenas by cadmium was investigated and compared with inhibitory effects by known antagonists (ouabain and Ca²⁺). For comparative considerations the Cd²⁺-inhibition of the enzyme from dog kidney was also tested. Na⁺/K⁺-ATPase from dog kidney and from crab gill differed greatly in sensitivity against ouabain. The inhibition constant K _i of the dog enzyme amounted to 9.1 × 10⁻⁷ mol l⁻¹, i.e. more than 300-fold smaller than the K _i of 2.9 × 10⁻⁴ mol l⁻¹ determined for the crab enzyme. Ca²⁺ inhibited the activity of Na⁺/K⁺-ATPase from crab gill plasma membranes with a K _i of 4.3 × 10⁻⁴ mol l⁻¹. The Na⁺/K⁺-ATPase from crab gill was inhibited by Cd²⁺ with a K _i of 9.1 × 10⁻⁵ mol l⁻¹. Cd²⁺ inhibited the Na⁺/K⁺-ATPase from dog kidney with a K _i (6.4 × 10⁻⁵ mol l⁻¹) comparable to that observed in the crab gill enzyme. Under experimental conditions Cd²⁺-inhibition of Na⁺/K⁺-ATPase was irreversible. Repeated washing, centrifugation and homogenization of the plasma membranes (four times) with Cd²⁺-free buffer did not restore any activity lost in the presence of 1 × 10⁻³ mol l⁻¹ Cd²⁺. Since ouabain-insensitive (nonspecific) ATPases in the plasma membrane fraction of crab gills were inhibited by Cd²⁺ in the same way as Na⁺/K⁺-ATPase, the heavy metal is considered as an unspecific ATPase inhibitor. Comparing these results with literature data on Cd²⁺-binding to electrophoretically separated proteins suggests that Na⁺/K⁺-ATPase is a Cd²⁺-binding enzyme. The results obtained on Na⁺/K⁺-ATPase were reflected by Cd²⁺-inhibition of the branchial ion-transport functions depending on this enzyme. The transepithelial short-circuit current of isolated gill half lamellae, a direct measure of area-specific active ion uptake, and the transepithelial potential difference of isolated, perfused whole gills, also indicative of active ion uptake, were inhibited by the heavy metal in a time- and dose-dependent mode. Remarkably these inhibitions were also irreversible. These findings are ecologically and biomedically significant: even when the actual environmental or tissue concentrations measured are low, biological microstructures such as Na⁺/K⁺-ATPase may accumulate the heavy metal by tight binding over prolonged periods until the first inhibitory effects occur. Received: 25 June 1997 / Accepted: 25 August 1997     

Interaction of alcohol and kola nut on brain sodium pump activity in Wistar rats

The effect of interaction of alcohol and kola nut on sodium pump activity was studied in Wistar rats. Thirty Wistar rats were divided into six groups of five rats per group. Control received a placebo (4 mL of distilled water). Groups 2–6 were treated for a period of 21 days with 10% (v/v) alcohol, 50 mg caffeine/kg, 50 mg kola nut/kg, or a combination of 10% (v/v) alcohol + 50 mg kola nut/kg, or 10% (v/v) alcohol + 50 mg caffeine/kg, respectively. One day after the final exposure, brains were harvested and several biochemical parameters examined including activities of total ATPase, ouabain-insensitive ATPase, ouabain sensitive ATPase (Na⁺–K⁺-ATPase) and levels of nonenzymatic breakdown of ATP and inorganic phosphate (P_i) released. Results showed that the essential enzyme of the brain responsible for neuronal function, Na⁺–K⁺-ATPase, was inhibited by alcohol–kola nut co-administration relative to control, resulting in a decreased ATP production, ion transport and action potential, leading to loss of neuronal activities.     

农药类化合物对大型溞的毒性作用模式:与基线毒性化合物比较研究

农药在控制有害生物的同时,对水生生态系统产生较大的毒性效应。本文通过实验获得了25种基线化合物对大型溞的急性毒性数据,并与57种农药类化合物对大型溞的急性毒性数据进行比较研究,同时根据体外浓度LC_(50)、生物富集因子BCF和体内临界浓度CBR的关系,计算了这些化合物在大型溞体内的临界浓度,研究了农药类化合物对大型溞的毒性作用机理。结果表明,基线化合物在大型溞体内的临界浓度log1/CBR值在一个很窄的范围波动,而农药类化合物在大型溞体内的临界浓度log1/CBR值范围广且较高。这说明多数农药类化合物对大型溞为反应性毒性作用模式。其中,除草剂对大型溞的毒性显著低于杀菌剂和杀虫剂对大型溞的毒性。这可能是因为除草剂主要通过干扰植物光合作用、植物激素或植物分子合成发挥毒性效应,从而导致其对大型溞的生理系统难以发生反应性毒性效应。而杀虫剂和杀菌剂主要通过干扰生物神经系统、生殖系统、呼吸作用或大分子合成发挥毒性效应,因此易与大型溞生理系统发生生物化学反应,从而具有较高的毒性效应。本文分别建立了除草剂、杀菌剂和杀虫剂对大型溞的急性毒性QSAR模型。除草剂对大型溞的急性毒性机理较简单,其毒性与化合物疏水性程度和离子化程度有关;而杀菌剂对大型溞的急性毒性主要与化合物的标准生成热和极性表面积有关;杀虫剂对大型溞的急性毒性作用机理较复杂,它们对大型溞的毒性效应与其和生物分子之间的氢键和范德华力有关。