量子点对秀丽隐杆线虫的毒性效应及其调控机制的研究进展

量子点(quantum dots,QD)作为一种纳米微晶体,由于其出色的光学特性,已经被广泛应用于电子、生物医学成像、生物传感器和药物递送中,因而量子点的生物安全性也变得至关重要.秀丽隐杆线虫作为一种简单的生物模型,生物学基础完善、生命周期短、繁殖量大、生活特征易获得,不仅可以提供全动物水平的生理相关数据,还允许在单细胞水平上进行分析,是量子点毒性试验的良好生物模型.本文总结了量子点对秀丽隐杆线虫毒性研究的进展,重点阐述了量子点导致线虫四大系统的毒性效应及其可能的毒作用机制,同时展望了今后秀丽隐杆线虫在量子点毒性研究甚至纳米毒性研究领域的广阔前景.     

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。     

磁性纳米颗粒对不同模式生物的毒性研究

磁性纳米颗粒在生物医学等领域应用广泛,而其毒性研究尚未深入,对生物的影响及作用机制仍未阐明。本文综述了磁性纳米颗粒近年来对于细胞、鼠、家兔和秀丽隐杆线虫的毒理学研究,为磁性纳米颗粒的应用提供参考。     

基于秀丽隐杆线虫的微量水样环境毒理学研究

目前,环境水样个体水平的毒理学检测成本较高、耗时长,且检测后的水样若处理不当易造成环境的二次污染。通过使用易于培养和观察、个体微小的模式生物—秀丽隐杆线虫作为实验对象,利用毛细玻璃管的虹吸原理将线虫暴露于微量的环境水样进行染毒培养,实现微量水样在个体水平的毒理学评价。为了验证该方法的可行性,检测了暴露组线虫与对照组线虫的生殖腺细胞损伤水平、活性氧自由基(ROS)产生量、氧化应激水平、脱氧核糖核酸(DNA)损伤水平等生物终点的差异性。研究结果有助于为微量环境水样在个体水平的毒理学分析提供一种快速、可行、廉价的评价手段。     

砷与农药草甘膦、敌敌畏对秀丽隐杆线虫的联合毒性

农田常遭受砷和农药污染,这2种污染会产生联合毒性,影响生物体健康。利用野生型秀丽隐杆线虫进行砷、草甘膦和敌敌畏的24h单一毒性和联合毒性实验。结果表明,砷、草甘膦和敌敌畏对秀丽隐杆线虫24h-LC50分别为130.5mg·L-1、18.5mg·L-1、3.3μL·L-1;通过等效毒性相加法实验,发现砷与草甘膦对秀丽隐杆线虫的联合毒性为协同作用,砷与敌敌畏对秀丽隐杆线虫的联合毒性为拮抗作用。     

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...     

利用模式动物秀丽线虫建立环境毒物毒性的评估研究体系

模式动物秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)在环境科学与生态毒理学研究中发挥着越来越重要的作用,目前利用秀丽线虫已初步建立起较为完善的环境毒物毒性评估体系.该评估体系具体由如下一些指标构成:致死率、最长寿命与半数致死天数、细胞凋亡、个体发育、生殖、运动行为、乙酰胆碱酯酶活性、学习行为、记忆行为、转基因品系、突变体、基因表达模式.论文系统总结了近十多年来利用秀丽线虫进行环境毒物毒性评估的研究体系,并对各个指标的研究方法、研究现状、存在的问题及应用中需要注意的地方进行了讨论。     

土壤线虫生态毒理学研究现状及展望

线虫是土壤中最为丰富的无脊椎动物,在土壤生态系统腐屑食物网中占有重要地位.由于线虫具有形态特殊、分离鉴定相对简单,以及对环境变化敏感等特点,现已被作为模式生物用于生态毒理学研究,为环境污染评价提供有价值的信息.论文系统阐述了土壤线虫在物种和群落水平的生态毒理学研究现状,指出了目前线虫毒理学研究存在的薄弱环节,并对今后的研究趋势进行了展望.     

基于彗星实验的洛克沙胂对秀丽隐杆线虫胚胎细胞DNA损伤的研究

为评价洛克沙胂的遗传毒性,采用单细胞凝胶电泳(彗星实验),研究了不同浓度的洛克沙胂对秀丽隐杆线虫胚胎细胞脱氧核醣核酸(DNA)的损伤作用。提取秀丽隐杆线虫的胚胎细胞,分别暴露于0(空白对照)、50、250、500μg·L~(-1)含洛克沙胂的溶液染毒1 h。用彗尾DNA百分比含量(TDNA%)、彗星尾长(TL)和Olive尾矩(OTM)作为DNA损伤的指标。实验结果表明,与空白对照组比较,处理组中彗尾DNA百分比含量、彗星尾长以及Olive尾矩显著增加(P0.01)。随着洛克沙胂浓度的增加,彗尾DNA百分比含量、彗星尾长以及Olive尾矩逐渐增加,其相关系数r0.99,说明在实验浓度范围内,存在极显著的浓度-效应关系。洛克沙胂对秀丽隐杆线虫胚胎细胞DNA具有损伤作用,彗星实验操作简便、快速、灵敏度高,能够反映出洛克沙胂的遗传毒性。因此,通过彗星实验建立实验室检测洛克沙胂遗传毒性的方法具有可行性。     

环境浓度下壬基酚对秀丽隐杆线虫时间依赖性的毒性兴奋效应

为研究暴露时间对壬基酚生态毒理学效应的影响,选取秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)作为受试生物,采用急性(24 h和72 h)、慢性(10 d) 3个不同时间点,进行壬基酚环境浓度下(0、0.0001、0.001、0.01、0.1、0.2 mg·L~(-1))的暴露实验,以秀丽隐杆线虫的生理指标(体长、运动行为)、生化指标(氧化应激、细胞凋亡、脂褐素)为终点进行评估。结果表明:急性暴露24 h后,活性氧自由基(ROS)在0.01 mg·L~(-1)时即出现了明显的下降,其他生理生化指标无统计学意义上的明显变化。72 h暴露条件下,体长随壬基酚浓度的增加呈现倒U型趋势,在0.0001 mg·L-1时表现出最大刺激效应,比对照组高出26.4%(P0.01);头部摆动频率和身体弯曲频率在2个较高浓度(0.1和0.2 mg·L~(-1))时表现出明显的刺激效应;细胞凋亡水平在0.0001 mg·L~(-1)时显著性下降,呈现负剂量-效应关系(P0.05),在0.2 mg·L~(-1)时表现出最大刺激效应,比对照组降低了45.5%; ROS及脂褐素在壬基酚暴露浓度范围内呈正相关性增加。慢性暴露条件下,脂褐素在0.001 mg·L~(-1)时表现出最大效应,和对照组相比下降了65.4%,并且随着壬基酚浓度的增加呈现U型趋势;其他生理生化指标随着壬基酚浓度的增加表现出明显的负面效应。研究揭示了环境浓度水平的壬基酚对秀丽隐杆线虫的生态毒理效应是时间依赖性的,急性暴露以引起刺激作用为主,表现为毒性兴奋效应,而长期暴露后壬基酚对生理生化指标的负面效应更为明显。上述结果为进行壬基酚的毒性评价及更好地理解其毒性作用机理提供基础数据。     

热带爪蟾(Xenopus tropicalis)胚胎在生态毒理学中的应用前景

首先介绍了热带爪蟾(Xenopus tropicalis)作为新的模式动物的发展过程以及热带爪蟾基因组学方面的研究进展,概述了非洲爪蟾(X.laevis)胚胎在生态毒理学中的应用。在此基础上,详细讨论了热带爪蟾胚胎在污染物致毒效应和作用机理、毒理学理论和环境样品生态毒性检测等方面的应用现状和前景。最后,简要介绍了目前国内外有关热带爪蟾网站、书籍和养殖等方面的信息资源。     

有机磷农药对蛋白核小球藻的毒性相互作用研究

水体中农药复合污染产生的毒性效应具有潜在风险。为系统考察有机磷农药(OPs)混合物对淡水生态系统中绿藻的联合毒性效应,以马拉硫磷(MIT)、敌敌畏(DDVP)、敌百虫(TRC)、乐果(DIT)和氧乐果(OMT)等5种OPs作为混合物组分,运用直接均分射线法设计9组二元混合物体系共45条混合物射线。利用96孔微板测定5种OPs及其二元混合物对蛋白核小球藻(C. pyrenoidosa)的生长抑制毒性,通过基于置信区间的组合指数法分析混合物的联合毒性及毒性相互作用。结果表明,以p EC50为毒性指标,5种OPs对C. pyrenoidosa的毒性大小顺序为:TRCMITDDVPOMTDIT,OPs对C. pyrenoidosa的毒性大小受其中心磷原子的电正性影响;因混合组分的不同,部分OPs混合物对C. pyrenoidosa的联合毒性依赖于组分浓度比; OPs混合物对C. pyrenoidosa的毒性相互作用以加和为主,部分发生拮抗作用,发生拮抗作用的混合体系具有低效应区域呈加和作用,高效应区域呈拮抗作用的规律;与MIT混合的体系均有发生拮抗作用,且依赖于MIT浓度,MIT浓度比例越高,拮抗作用越强,OPs混合物的毒性相互作用与组分浓度比相关; OPs混合物的毒性相互作用组分浓度比依赖性与其联合毒性的组分浓度比依赖性规律不相关。     

铁矿区水环境样品对秀丽隐杆线虫的毒性研究

矿区环境问题是近年来各研究领域关注的焦点。为探究矿区水环境潜在的生物安全性问题,以安徽省霍邱县大型铁矿区地表水体为研究对象,以秀丽隐杆线虫作为实验动物模型,并以其生长和生殖发育作为生物检测终点,考察了线虫对该矿区周边5个地表水样品的毒性效应的响应。结果表明,矿区水环境样品对线虫的生长和生殖发育具有明显的损伤效应,且这种损伤效应的大小与水样采集点距离采矿区的远近以及水样中主要污染物的含量密切相关。进一步通过主成分分析发现,总铁、可溶性铁、铜、铬和砷是环境水样造成线虫毒性效应的主要影响因子。上述研究结果为铁矿区水环境生物安全性的监测和评价提供了一种新的技术方法和新的视角,并为铁矿区健康风险规避提供新的思路和理论基础数据。     

氨基甲酸酯类农药对蛋白核小球藻联合毒性作用特点及机制

氨基甲酸酯类农药广泛应用于农业生产中,其在环境中的残留及其对非靶标生物的毒性作用引起关注。以5种氨基甲酸酯类农药包括残杀威、灭多威、抗蚜威、涕灭威和呋喃丹为研究对象,以蛋白核小球藻为受试生物,应用微板毒性分析法系统测定每种农药及其五元混合物对蛋白核小球藻在不同暴露时间(12、24、48、72和96 h)的生长抑制作用,并同步分析农药对蛋白核小球藻的生理特性如叶绿素含量、蛋白质含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和脂质过氧化物丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,5种农药对蛋白核小球藻的浓度-效应均具有明显的时间依赖性,农药抗蚜威在中低浓度促进绿藻生长,呈现非单调J型浓度-效应曲线(CRC)特征,其余4种农药的CRC呈现经典S型;以半数效应浓度的负对数(p EC50)为毒性大小指标,5种农药在96 h时毒性大小为:呋喃丹(p EC50=3.43)残杀威(p EC50=2.76)抗蚜威(p EC50=2.12)灭多威(p EC50=2.11)涕灭威(p EC50=1.89)。浓度为EC50的5种农药处理后的蛋白核小球藻中叶绿素和蛋白质含量随暴露时间的延长而减少,但不同农药处理的绿藻中叶绿素和蛋白质含量减少率随暴露时间延长变化趋势稍有不同; SOD酶活性随着暴露时间延长逐渐下降,MDA含量逐渐增加,这说明藻细胞受到破坏,脂质过氧化的损害程度超过细胞修复能力,SOD活性被抑制,细胞的抗氧化能力下降,藻细胞内的H2O2不断积累,导致MDA含量升高。五元混合物对蛋白核小球藻的毒性也具有一定的时间依赖性,并表现出刺激作用,即hormesis现象,且混合物毒性与组分浓度比具有良好的线性相关性;暴露于混合物的小球藻均在96 h出现了刺激效应,其叶绿素与蛋白质含量随暴露时间延长不断增加,SOD活性不断升高,MDA含量不断减少;五元混合物均在96 h呈现出拮抗作用,且与混合物的浓度和组分浓度比相关。     

GO通过氧化损伤激活秀丽线虫未折叠蛋白反应

以秀丽线虫为受试生物,探讨氧化石墨烯(GO)对秀丽线虫未折叠蛋白应答的激活及其与氧化应激的关系。将L4幼虫暴露于GO中24 h,通过检测活性氧(ROS)水平、乳酸脱氢酶(LDH)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等指标评估GO对秀丽线虫所致氧化损伤;以hsp-4和hsp-6分别作为秀丽线虫内质网和线粒体未折叠蛋白反应(UPR)的报告基因评价GO对秀丽线虫UPR应答的激活;同时以谷胱甘肽(GSH)作为抗氧化剂探讨GO所致UPR应答与氧化应激的关系。研究结果显示,GO暴露后秀丽线虫体内ROS、LDH和MDA水平升高,抗氧化酶活性上升;内质网和线粒体UPR反应增强,GSH预处理可以降低内质网和线粒体UPR应答。研究表明,GO短期暴露可以诱导秀丽线虫机体氧化应激进而激活UPR应答,抗氧化保护可以降低UPR应答反应。     

玉米赤霉烯酮暴露对秀丽线虫生殖系统的损伤作用

环境雌激素玉米赤霉烯酮(ZEN)的生态安全性近年来受到越来越多的关注。以秀丽隐杆线虫(Caenorhabdites elegans)为模式生物研究ZEN对线虫的生殖损伤作用。在DIC显微镜下观察,48 h暴露后与对照组相比,暴露组线虫性腺臂明显萎缩,卵母细胞数目和大小均受到显著影响(P0.01),并且可见部分暴露组线虫产卵器严重畸形。这均表明ZEN暴露对秀丽隐杆线虫生殖系统的发育和功能可产生损害作用。