微囊藻毒素在土壤中的环境行为及污染风险

微囊藻毒素(Microcystins,MCs)是富营养化水体中发生蓝藻水华时所产生的一类肝毒素,在环境中大量出现时将对生态系统带来冲击并可通过食物链进入人体进而危害人类健康.关于微囊藻毒素的环境行为和污染风险近年来已成为研究热点.论文基于地表物质循环原理,分析了水体中微囊藻毒素经土壤进入人体的途径,指出了土壤在微囊藻毒素迁移转化链条中的位置,概述了微囊藻毒素在土壤中的环境化学行为、农作物的吸收特性及其生态毒理效应等方面的研究进展,提出了在微囊藻毒素迁移转化过程中土壤的净化和传递两大功能,并在此基础上展望了今后的研究方向.     

具有微囊藻毒素清除能力的乳酸菌的分离筛选及其影响因素

微囊藻毒素是由蓝藻产生的环状多肽物质,可引发人类肝中毒等健康问题,因此微囊藻毒素的清除对食品安全和环境保护有着深远的意义.本研究从泡菜、腊肠等传统发酵食品中分离筛选获得33株乳酸菌,通过对其微囊藻毒素清除能力的测定,获得一株具有高效微囊藻毒素清除能力的乳酸菌菌株干酪乳杆菌BBE10-212.实验发现菌体浓度、藻毒素浓度、菌体活性等因素对实验菌株清除藻毒素的效能具有显著影响,此外,外源添加5%的葡萄糖可使藻毒素清除率提高至52%,远高于未添加时的19%.而外源添加替代藻毒素的微生物发酵氮源以及作为部分代谢关键酶辅酶的金属离子则会抑制菌体对藻毒素的清除效率.研究结果为深入分析实验菌株清除微囊藻毒素的作用机制,实现微囊藻毒素的生物干预策略,并基于对菌株的代谢调控促进微囊藻毒素的高效降解提供了数据和资料.     

γ-辐照降解微囊藻毒素的研究

γ-辐照对水中微囊藻毒素(微囊藻毒素-LR和微囊藻毒素-RR)具有较好的去除效果,实验室培养样品中微囊藻毒素-LR在8 kGy辐照剂量下降解率达到98.8%,而微囊藻毒素-RR在5 kGy辐照剂量下就达到100%的降解率.对太湖水样进行γ-辐照,其中微囊藻毒素得到有效降解,降解后其浓度远低于国家规定标准.γ-辐照对微囊藻毒素的降解可以通过一级动力学进行描述.     

微囊藻毒素对微生物的生态毒理学效应研究进展

微囊藻毒素是一类由蓝藻产生的具有肝毒性的环状肽类化合物,是富营养化淡水水体中最常见的藻类毒素,也是蓝藻水华污染过程中产量最大、危害最严重的藻毒素种类.论文根据微囊藻毒素对微生物(包括微型浮游植物、细菌、真菌)生态毒理学效应最新的研究进展,简要综述了微囊藻毒素的产生、理化性质以及对微生物的毒性效应,并对此研究领域进行了展望.     

γ-辐照预处理太湖源水的研究

γ-辐照是一种高级氧化技术。为考察γ-辐照对水华爆发时期太湖源水预处理的效果,采集了此时期水样进行了预处理研究。结果表明:采集的水样处于富营养化状态;水样直接进行γ-辐照,其中的微囊藻毒素-LR和微囊藻毒素-RR得到有效降解。在10kGy的辐照剂量下,微囊藻毒素-LR和微囊藻毒素-RR的降解率均大于63%,降解后微囊藻毒素-LR质量浓度低于国家规定标准。碳酸钠的加入促进了微囊藻毒素的降解,但是效果不是很明显,降解率提高最大幅度为7.8%。γ-辐照对源水中的其他有机物质具有一定的去除作用。水样经辐照后,pH值的变化幅度最大为0.4,但pH仍在7.0~8.0之间。辐照技术在水华爆发时期水源地水预处理方面具有应用价值。     

微囊藻毒素对真菌和哺乳动物细胞毒害效应的研究

主要探讨微囊藻毒素对真菌和哺乳动物细胞的毒害效果,以及其作为水体生理毒害评价模式细胞的可能。通过毒性试验和单细胞凝胶电泳实验,利用栗酒裂殖酵母细胞（S.pombe）,人肝癌细胞（HepG2）和人脑星形胶质母细胞癌细胞（U87）3种生物模型评估MC对细胞DNA的损伤以及对细胞内氧化自由基水平的影响。并利用栗酒裂殖酵母的基因缺失体,判断MC所诱导的酵母细胞氧化应激路径。研究表明MC通过氧化路径诱导DNA损伤;缺失wis1△和pap1△基因的S.pombe细胞无法诱导ROS生产,wis1△和pap1△缺失型S.pombe细胞在40 mg·L-1-1MC暴露24 h下细胞增殖率仅下降7.3%、7.7%;氧化损伤是MC损伤S.pombe的主要方式;HepG2细胞和U87细胞较S.pombe细胞适于研究、评估MC的毒性。     

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。     

微囊藻毒素的环境暴露、毒性和毒性作用机制研究进展

微囊藻毒素(MCs)是富营养化淡水水体中蓝藻的爆发性繁殖产生的最常见的藻毒素,因其分布广、结构稳定、毒性大引起了科学界的广泛关注。本文系统梳理了微囊藻毒素在我国水体中的污染现状和典型毒性效应及毒性作用机制。另外,针对目前藻毒素研究的不足提出了建议,可为有效降低环境中微囊藻毒素的潜在安全风险及深入研究其生态毒性效应提供支持。     

高效液相色谱-串联质谱法测定鲫鱼中的微囊藻毒素

有害藻类水华的频繁发生已成为国内外普遍关注的环境问题. 据2004年资料,已从不同藻株中分离、鉴定了70多种微囊藻毒素. 在已发现的蓝藻毒素中,微囊藻毒(Microcystins,MCs)是一种在蓝藻水华污染中出现频率最高、造成危害最严重的藻毒素种类.     

太湖和巢湖夏季蓝藻水华期间产毒微囊藻和非产毒微囊藻种群丰度的空间分布

应用荧光定量PCR技术对蓝藻水华暴发期间太湖和巢湖水体中产毒微囊藻和总微囊藻种群丰度的空间分布进行了研究.分别以微囊藻毒素合成基因基因家族成员mcyD和小核糖体16S rDNA序列构建定量PCR标准曲线,研究产毒微囊藻和总微囊藻种群丰度.结果表明:太湖和巢湖微囊藻种群由产毒微囊藻和非产毒微囊藻组成;蓝藻水华暴发期间,微囊藻种群组成及其丰度分布具有明显的空间差异性:太湖产毒微囊藻种群丰度为9.89×104～4.51×106 copies mL-1,产毒微囊藻占总微囊藻种群的比例为20.5%～38.1%;巢湖产毒微囊藻种群丰度为4.12×104～5.44×106 copies mL-1,其占总微囊藻种群的比例为8.4%～96.6%.总的来说,富营养化严重的湖区总微囊藻和产毒微囊藻种群丰度较高,产毒微囊藻占总微囊藻种群的比例也较高.图7表3参29     

环境污染物导致氧化应激的关键信号通路及其检测方法

环境污染物能够以多种途径进入生物体内,在体内产生含氧自由基等活性氧物质,并通过多种信号通路及酶反应引起氧化应激,造成生物体内的脂质过氧化、蛋白质损伤、DNA表达改变、酶失活等,从而引发心血管疾病、风湿类疾病、感染及癌症等的发生。本文对环境污染物致氧化应激产生的原因、涉及的信号通路及酶反应、造成的危害,以及常见的基于细胞模型的氧化应激检测方法进行了综述,期望为评价环境污染物和检测氧化损伤提供参考。     

环境污染物导致氧化应激的关键信号通路及其检测方法

环境污染物能够以多种途径进入生物体内,在体内产生含氧自由基等活性氧物质,并通过多种信号通路及酶反应引起氧化应激,造成生物体内的脂质过氧化、蛋白质损伤、DNA表达改变、酶失活等,从而引发心血管疾病、风湿类疾病、感染及癌症等的发生。本文对环境污染物致氧化应激产生的原因、涉及的信号通路及酶反应、造成的危害,以及常见的基于细胞模型的氧化应激检测方法进行了综述,期望为评价环境污染物和检测氧化损伤提供参考。     

铅与纳米SiO2联合染毒对A549细胞氧化损伤的影响

为了研究铅与纳米SiO2联合染毒所致的细胞损伤特征,并从氧化应激方面探讨其可能的作用机制。用铅和SiO2处理A549细胞,采用四唑盐(MTT)比色法检测细胞存活率,评价铅和SiO2联合染毒所致的细胞损伤特征;采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法检测细胞内丙二醛(MDA)含量,评价铅与SiO2联合染毒所致细胞的氧化应激状态;检测了细胞内抗氧化物还原型谷胱甘肽(GSH)含量以及细胞内抗氧化酶的活性,以评价铅与SiO2联合染毒对细胞抗氧化系统的影响。将实验数据进行ANOVA分析。结果表明,铅、SiO2单独染毒组各指标没有明显改变;而联合染毒能造成细胞氧化损伤,表现为细胞存活率、GSH水平、超氧化物歧化酶(SOD)及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性显著低于对照组及2个单独染毒组(P<0.05),细胞内MDA含量显著高于对照组及各单独染毒组(P<0.05)。可见,联合染毒可引起明显的细胞毒性,氧化损伤可能是铅与SiO联合染毒致肺细胞毒性损伤的作用机制之一。     

真菌毒素引起的氧化应激及其毒理学意义

真菌毒素是一类由真菌产生的次生代谢产物,由于其在自然界污染的普遍性和广泛的毒性作用,被给予了充分关注。从机理上入手来研究真菌毒素毒性作用的起因具有重要意义。真菌毒素根据结构分类可达400种之多,它们的机理也各有不同,但是越来越多的研究表明真菌毒素与氧化应激有重大关联。真菌毒素引起的氧化应激能引起细胞毒性作用,还参与了其他靶点的毒性反应。同时真菌毒素能干扰细胞抗氧化系统的功能,降低细胞对毒素的抵抗能力。本文主要综述了真菌毒素中与氧化应激有密切联系的几种毒素的毒性作用,重点阐述了其与氧化应激之间的关系,以期对真菌毒素的毒性机理有更进一步的认识。     

Effect of Zinc Oxide nanoparticles on cellular oxidative stress and antioxidant defense mechanisms in mouse liver

Zinc oxide nanoparticles (ZnO₂), a common ingredient of cosmetics has a huge variety of applications. Previous studies reported oxidative stress mediated toxicity of ZnO₂ nanoparticles on various mammalian cell lines. Although zinc (Zn) is an essential mineral at higher concentrations this metal is toxic. The present study focused on size determination by monitoring changes in activities of antioxidant defense mechanism in response to oxidative stress induced by ZnO₂ nanoparticles using mouse liver tissue homogenates. The study also investigated effects of oxidative stress induced DNA damage by determining formation of 8-OHdG in mouse liver homogenate. A cytotoxicity assay was also carried out in L929 cells to determine cell viability. The results of the study indicated that 50μg/ml of ZnO₂ nanoparticles induced 50% cell death. Alterations in antioxidant parameters and 8-OHdG were also noted. Data showed that there was a concentration-dependent fall in cell viability, decrease antioxidant enzyme levels and increase formation of DNA adduct (8-OHdG) when mouse liver tissue homogenate were exposed to ZnO₂ nanoparticles.     

Oxidative stress-mediated cardiac mast cell degranulation

Pulmonary mast cell degranulation is a well-characterized response to diesel exhaust exposure. A primary constituent of fossil fuel combustion is sulfur dioxide (SO₂). SO₂ was shown to induce mast cell degranulation in an immortalized cell line secondary to induction of intracellular oxidative stress; however, it is not known whether SO₂-induced oxidative stress directly triggers the activation of cardiac mast cells. Accordingly, this study sought to determine whether Na₂SO₃ induces degranulation of cardiac mast cells, and furthermore whether cardiac mast cell activation may be prevented by inhibition of oxidative stress. To this end, cardiac mast cells were isolated from epicardial surface of the heart and incubated with increasing concentrations of Na₂SO₃ (0, 0.5, or 5 mM). Antioxidant compounds targeting different mechanisms of free radical generation, including ebselen, diphenyleneiodonium (DPI), or α-tocopherol, were incubated with 5 mM of Na₂SO₃ in order to determine their efficacy in preventing mast cell degranulation. Na₂SO₃ induced a significant concentration-dependent histamine release from cardiac mast cells ranging from 8.87% to 18.86%, which was prevented by ebselen. No effect was observed with DPI and α-tocopherol under these conditions. In conclusion, these findings indicate that SO₂ is capable of producing cardiac mast cell degranulation in vitro; however, the variable effectiveness of the three antioxidants evaluated is indicative of a multifactorial mechanism mediating SO₂-induced cardiac mast cell degranulation. The particular effectiveness of ebselen in preventing mast cell degranulation may be related to its multiple mechanisms of preventing oxidative stress.     

多壁碳纳米管对水稻幼苗的植物毒性研究

考察了浓度为10、50和100 mg·L~(-1)的多壁碳纳米管(MWCNTs)的植物毒性,通过测量水稻生长指数、根系氧化应激反应、细胞膜损伤和生理功能的变化,探索了其具体的毒性机制。将水稻幼苗暴露于不同浓度的MWCNTs悬浮液中培养10 d后,高浓度处理组(100 mg·L~(-1))中水稻幼苗地上部分和根系鲜重分别降低至对照组的87.6%±1.1%和69.2%±7.8%。对根系深入研究发现氧化应激反应和细胞膜的损伤主要出现在高浓度处理组,此时过氧化氢酶(CAT)活性由对照组的(8.8±1.6)U·mg-1prot(protein,蛋白质)增加至(16.3±2.8)U·mg-1prot,丙二醛(MDA)含量由对照组的(8.0±0.3)μmol·g-1FW(fresh weight,鲜重)增加至(15.1±1.4)μmol·g-1FW。然而,水稻根系的生化酶活性在低浓度(10 mg·L~(-1))时就开始明显降低。通过透射电镜(TEM)观察发现,MWCNTs颗粒分布在水稻幼苗根系细胞内,从而证实了MWCNTs能被植物细胞吸收。     

原花青素对镉引起的鸡胚睾丸氧化损伤的缓解作用

为探索原花青素对镉引起的鸡胚睾丸氧化损伤的缓解作用,本实验设置了对照组、镉、葡萄籽提取物原花青素(grape seed proanthocyanidin extract,GSPE)和镉+GSPE组,在胚胎期第6.5天(E6.5)注射0.05 mg·kg-1镉或2.5 mg·kg-1GSPE,统计孵化率和睾丸指数,并在E17.5检测睾丸形态、氧化指标、细胞凋亡和内质网应激相关基因的表达情况。结果表明:与对照组相比,镉处理组孵化率和睾丸指数均显著降低;睾丸组织结构出现了细胞核固缩、空泡化和染色质周缘化等变化,过氧化氢和丙二醛水平升高、超氧化物歧化酶活性显著降低、谷胱甘肽含量明显减少,凋亡细胞显著增多;睾丸中抗凋亡基因Bcl-2 mRNA表达水平下降,同时促凋亡基因Caspase3和内质网应激相关基因(XBP-1和HO-1)mRNA表达水平显著上升。然而,GSPE联合处理,明显缓解了镉引起的睾丸损伤,使孵化率和睾丸指数回升,抗氧化水平和内质网应激得到改善,凋亡细胞显著减少,睾丸形态趋于正常。结果表明:GSPE可通过其抗氧化作用降低XBP-1相关的内质网应激基因的表达,从而缓解镉引起的鸡胚睾丸生殖毒性。     

Therapeutic effect of melatonin against aluminum-induced neurotoxicity in cerebellum of albino mice

The therapeutic effect of melatonin (MEL) against aluminum (Al)-induced neurotoxicity was investigated in mouse cerebellum. Two groups of male albino mice were intraperitoneally injected with Al acetate or MEL alone, at doses of 3.5 or 7?mg?kg^?1?day^?1, respectively, for 6 weeks. During this period, another group of animals received a combination of both Al and MEL (3.5?+?7?mg?kg^?1?day^?1). At the end of the treatment cerebellum was removed and processed to examine the oxidative stress markers: superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and thiobarbituric acid-reactive substances (TBA-RS). Oxidative stress increased significantly with administration of Al which was estimated by increased TBA-RS and reduction in the activities of SOD and CAT. However, these alterations were significantly reversed significantly following MEL treatment which was observed in co-administered group. Protective effects of MEL were also observed at electron microscopic level. Ultrastructural studies revealed an increase in vacuolization, chromatin condensation within the nucleus, degenerated purkinje cell, degenerated axon and degenerated granule cells in the cerebellum of Al-treated mice group whereas concurrent administration of MEL with Al reduced these changes. The results of the present investigation emphasize the potential use of MEL as a supplement in therapy of free radical based neurological disorders in which oxidative stress is involved.