我国全氟辛烷磺酸盐分子毒理学研究进展：纪念金一和教授

全氟化合物(PFCs)在工业和生活中应用广泛,但是PFCs对生物体存在潜在的毒性,其中以8碳链的PFCs,如全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛烷羧酸(PFOA)应用最多。这类化合物在环境中很难降解,并能在生物体内富集^[1-6]。2009年PFOS被列入新增POPs名单,PFOS的毒性毒理研究随即成为研究热点。目前,国内研究者已陆续展开
PFOS对各种动物^[7-17],如昆虫、鸟类、鱼类、贝类、两栖类、哺乳类和人体细胞的急慢性毒性。但是这些关于PFOS毒性的研究所用剂量较高,远离了环境浓度范围,而高剂量的毒性效应与低剂量的毒性效应存在很大差异,尤其体现在不同剂量下作用的靶器官和信号通路的生物分子学响应会有很大差异。PFCs除了对肝脏造成慢性损伤、对免疫系统和生殖内分泌系统有明显影响外,还具有神经毒性。
已有的研究结果表明PFCs神经毒性潜在的机制主要有：影响神经元的生长分化、突触发生和脑发育;影响神经递质如多巴胺、谷氨酸和乙酰胆碱的水平;通过ROS诱导神经细胞凋亡;影响信号转导途径;影响甲状腺系统。在PFOS对神经系统毒性毒理方面,金一和教授课题组的研究工作十分系统。
金一和教授课题组针对PFOS对神经系统的影响,由浅入深地展开系列研究,提出了神经系统可能是PFOS的靶系统之一^[18-23]。针对外源性化合物易于蓄积和产生毒害的靶器官——海马结构,他们通过中枢神经系统兴奋性氨基酸和谷氨酰胺合成酶的剂量相应关系分析,提出了氨基酸类神经递质含量的改变是PFOS神经毒性的效应标记之一^[18-20]。这些研究在PFOS是如何干扰氨基酸类神经递质代谢,导致神经细胞损伤及神经功能损害方面给出了重要的线索。同时,他们通过对神经系统发育影响研究和基因组学手段,得出了PFOS会对后代学习记忆功能和脑的健康发育产生不良影响,并提出PFOS可能通过改变脑组织血氧平衡,影响中枢神经系统功能和发育过程的毒理学作用机制^[23-26]。
在PFOS对器官损伤机理方面,金一和教授课题组也做出了许多工作^[27-32]：提出PFOS的主要靶系统中还包括免疫系统,并用来解释PFOS染毒后,各脏器器官所呈现的功能下降的现象。
遗憾的是,金一和教授关于PFCs与生命系统相互作用机理的研究正在蒸蒸日上,他就离所热爱的事业而去。我们也只能以此文给金一和教授一生中最精彩的部分工作一个不完善的总结。金一和教授系统深入的研究成果为我国PFCs的分子毒理学研究奠定了坚实的基础,他颇具前瞻性的研究思想为后继者提供了启迪科研灵感的源泉。
     

纪念金一和教授专刊征稿启事

<正>大连理工大学金一和教授于2013年1月5日不幸去世。金一和教授的研究成果在环境毒理学领域得到同行们的广泛认可。为弘扬他严谨的科研态度与超前的研究思想,《生态毒理学报》计划出版专刊"多卤代有机物的环境行为与毒理效应"。多卤代有机物大多具有环境持久性、生物蓄     

序言

卤代有机物，是有机化合物中的官能团被卤基所取代，从而形成的新化合物。卤代有机物可用作农药、医药、防腐剂、麻醉剂、制冷剂、有机溶剂等，它们在提高人类生活质量，促进经济社会发展方面，发挥了重要作用。卤代有机物生成的天然途径很少，仅有少数微生物可合成。环境中的卤代有机物，绝大多数是人工合成的化学品。
环境中卤代有机物的污染也对人类的生存和发展产生了严重威胁。最典型的例子是有机氯农药。1962年，Rachel Carson在其出版的人类环保意识启蒙之作《寂静的春天》中，就描述了环境被以DDT为代表的有机氯农药污染所呈现的景象“鸟儿不再歌唱，鱼儿停止了游泳，螳螂和其他昆虫正在消失”。农药DDT、多氯联苯等卤代有机污染物的特点是：(1)持久性，一旦进入环境，不容易被降解，可以在环境中长时间(数年)存在；(2)长距离环境迁移性，可通过大气环流、洋流、动物种群携带等机制，由低纬度、低海拔地区向高纬度、高海拔地区长距离迁移；(3)生物蓄积性，容易在生物体的脂肪和类脂物质中蓄积，并沿食物链进行积累；(4)毒性，具有干扰内分泌、致癌等毒性效应。具有这4方面特征的污染物，被称为持久性有机污染物(POPs)。已列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》的21类物质和正在评估拟被列入该公约的物质，都是卤代有机物。
值得指出的是，持久性有毒化学物质一旦进入环境中，再将其从环境中去除或者回收，技术上是很难的；即使技术上可实现，其成本之高也不是人类所能承受的。因此，应对和解决化学物质的污染问题，重点应该在于预先防范。防范化学物质的污染，需要评价和预测化学物质的环境风险。但是，人类设计和合成新的人工化学物质的速度很快，一个博士生在其博士论文期间，有可能合成数百种新化学物质，而基于实验的方法评价和预测一个化学物质的环境危害性和风险性，一个博士论文的研究工作是不可能彻底完成的。因此，在化学物质合成/投入市场的速度与化学物质的环境危害性/风险性评价的速度方面，有着巨大的差距。实验测试还存在费用高昂和动物实验伦理等问题。这些问题催生了计算毒理学/预测毒理学这样一个新兴的研究领域。计算(预测)毒理学可基于分子结构，采用计算化学、计算生物学等方法，高效地评价和预测化学物质的环境暴露、危害性和风险性，也被国际上认为是化学物质环境风险性评价方法根本性变革的发展方向。希望我国能够跟上这种变革，并做出创新性、引领性的研究成果。
自20世纪60年代环境学科诞生以来，卤代有机物在环境介质中的存在、化学特性、行为与效应、污染防控的原理与方法等，就一直是研究的热点问题。近年来，溴代阻燃剂和有机氟化合物的环境水平、监测方法、行为和毒理效应等，成为环境领域研究的新热点。金一和教授针对这2类化合物的环境水平和毒理效应机制，开展了长期性和创新性的研究工作。本专辑所录用论文，也大多针对这2类污染物。金一和教授的研究成果在生态毒理学领域得到同行们的广泛认可，他严谨的科研态度与超前的研究思想尚需继承发展。希望本专辑的出版，能够为同行提供一个相互交流、启迪创新的平台，以此告慰金一和教授！
     

以REACH为数据源进行生命周期影响评估

由于潜在生态毒理数据的限制，生态周期影响评估中的毒性模型仅仅描述了市场上的一小部分物质。改进现有的LCIA数据情况可以通过发现新的数据来源，比如欧盟化学品注册、评估、授权和限制(REACH)数据库。本研究通过对比记录在REACH数据库和UNEP/SETAC的科学统一模型USEtox中相同化学物质的生态毒理数据来探究REACH是否具有作为数据来源的潜力。数据根据数据点的个数，报道可靠性和测试时间评估，并将每种化学物质的50%涵盖物种的危险浓度与USEtox中的数据做对比。结果强调了REACH和USEtox之间不同的数据可用性。REACH和USEtox的生态毒理学数据对比表明REACH是一个LCIA毒性鉴别的潜在生态毒理学数据来源，也显示出REACH标准的数据存在着一致性的问题，以及REACH中监管风险评估的假设可能与LCIA所需数据有出入。因此，在考虑REACH标准下的数据在LCIA的运用之前，数据质量，预处理和可运用性需要进一步的研究。探究其他可用的数据来源，发表的研究与报告也需要更深入的调查。
精选自Nienke Müller, Dick de Zwart, Michael Hauschild, Ga?l Kijko, Peter Fantke. Exploring REACH as potential data source for characterizing ecotoxicity in life cycle assessment. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 36, Issue 2, pages 492–500, July 2017. DOI: 10.1002/etc.3542
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/etc.3542/full
     

氟喹诺酮污染对淡水水生环境的影响—综述

截至目前,环境中抗生素的行为及其对生态毒性的影响仍被忽视。这一课题的范畴是宽泛的,涉及到广泛的生物体,包括栖居在各种水生生态系统中的微生物,藻类,无脊椎动物和脊椎动物等。改变这种系统中任何一个组成的平衡破坏了整个系统的平衡。在人类和动物医学中,氟喹诺酮的制造和频繁使用引起了对微生物抗生素耐药性流行率增加的高度关注,而且,除此之外,通过各种途径进入环境生态系统的抗生素母体和代谢物化合物的归趋也引起了环境影响关注。相关研究集中在分析环境样品中氟喹诺酮的存留浓度,并且经常使用动物评估模型来测试急性毒性,但是仍然不清楚在水生环境中低水平慢性接触对生命形态的生态毒性影响中起什么作用。本综述的目的是评估氟喹诺酮在动物和人类医学中的使用水平,确定其传播的途径,突出在淡水环境中的生态毒理学影。
精选自Nicol Janecko, Lucie Pokludova, Jana Blahova, Zdenka Svobodova, Ivan Literak. Implications of fluoroquinolone contamination on the fresh water aquatic environment -A review. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 35, Issue 11, pages 2647–2656, November 2016. DOI: 10.1002/etc.3552
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.3552/full
     

全氟辛烷磺酸短期暴露对不同作物苗期生长的影响

全氟辛烷磺酸(PFOS)作为一种新型持久性有机污染物,目前国内外对其生态毒性研究主要集中在水环境领域,而高等植物的生态毒性数据尚不完善。因此,本研究采用内培养方式,选取小麦、大麦、小白菜、三叶草、绿豆作为供试植物,利用根伸长、芽伸长、地上部分生物量等评价指标,研究了PFOS短期暴露对不同供试作物苗期生长的影响,建立了PFOS和作物苗期生长的剂量-效应关系,并对不同的评价指标进行相关性分析,筛选出表征PFOS生态毒性的敏感植物。结果表明,不同供试作物培育3 d后,PFOS对其于不同毒性终点的最小EC₅₀值为：小麦352 mg·kg^-1(根伸长)、大麦434 mg·kg^-1(根伸长)、三叶草794 mg·kg^-1(地上部分生物量鲜重)、小白菜829 mg·kg^-1(地上部分生物量鲜重)、绿豆>1 000 mg·kg^-1,因此敏感程度依次为：小麦>大麦>三叶草>小白菜>绿豆。须根系作物小麦、大麦较直根系作物三叶草、小白菜和绿豆敏感,而须根系作物各评价指标的敏感程度依次为：根伸长>地上部分生物量鲜重>芽伸长>地上部分生物量干重,可见小麦的根伸长对PFOS污染最为敏感。各评价指标间均呈正相关关系,表明PFOS对同种植物的不同评价指标影响趋势一致。     

塑料及塑料添加剂环境管理的政策分析

我们现在所使用的塑料制品(如一次性餐具、塑料袋、家具和儿童玩具等)很可能含有多种有毒添加剂,使用再生塑料制造的物品中含有POPs物质。严格的风险管理法规和塑料再生分类利用规则的缺失,将让我们暴露于大量的有毒物质中！
废弃塑料及塑料添加剂的环境释放、环境行为和生态/健康危害的研究如何开展,包括我们特别关注的微塑料、塑料的阻燃剂添加剂等的研究进展;欧美对废弃塑料及塑料添加剂的环境管理政策及具体措施如何,我国有着怎样的环境管理策略和方法等等。欢迎您带着这些问题在本次讲座中寻找答案！
点击 查看全文 可以免费下载讲座ppt。     

序言

<正>"环境计算化学与预测毒理学"是近年来在环境化学、环境毒理学、计算化学、计算生物学和分子生物学等学科之间形成的一个新兴的前沿研究领域,主要应用计算化学和大数据分析的方法开展化学品在环境介质中的转化行为、毒物在生物体内与大分子的相互作用机制以及毒性预测等方面的工作,已成为研究化学污染物的环境行为、毒理作用机制的重要手段,也是化学品生态风险评价与管理的必要工具,可为环境友好的     

土壤生态毒理学研究进展与展望

土壤生态毒理学是污染土壤生态风险评价以及土壤污染控制的理论依据,土壤环境中有毒物质的生态毒理效应及其分子机制的研究是土壤生态毒理研究的核心内容．首先从土壤重金属污染胁迫、有机污染胁迫以及复合污染的联合胁迫三个方面,概述了土壤污染所致的生态毒理效应最新研究进展;在理论剖析种群水平上污染土壤的分子生态毒理效应的基础上,较为系统地介绍了各种与污染土壤生态毒理效应有关的生物标记物,论述了污染土壤生态毒理分子诊断的基本原理、意义并对其今后的研究动态给予了分析;最后,对土壤生态毒理学研究今后的发展进行了展望．     

全氟辛烷磺酸暴露对赤子爱胜蚓的急性毒性效应

采用人工土壤培养法,通过14 d急性暴露试验,研究了全氟辛烷磺酸(PFOS)对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的死亡率、谷胱甘肽硫转移酶(GST)和过氧化氢酶(CAT)活性以及DNA损伤的影响。研究结果表明：PFOS对蚯蚓14 d-LC₅₀为478.0 mg·kg^-1,显示为低毒;急性暴露期间,PFOS显著抑制蚯蚓生长,生长抑制率随着PFOS浓度增加而增大,且有良好的剂量效应关系(r=0.951,P<0.01);PFOS对蚯蚓GST和CAT活性均没有显著性影响,没有观察到剂量效应关系;PFOS可致蚯蚓体腔细胞DNA损伤,不同浓度的PFOS对蚯蚓体腔细胞尾长、尾部DNA含量和尾矩的影响具有一定的剂量效应关系(P<0.01),与对照组之间存在显著性差异(P<0.05)。上述结果表明,PFOS对蚯蚓的存活影响显示为低毒,但是对生长有一定影响,可致蚯蚓体腔细胞DNA损伤。     

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.     

基于自然环境中优选药物的毒性和生态毒理风险研究

在如今超过1 500种在用原料药中,环境中发现几率明确和对环境影响明确的原料药所占比例很小。由于很难监管所有在用原料药,众多先前的研究提议将原料药按照受关注程度排序,从而可以将研究资源集中于那些最受瞩目的药物。然而这些研究都存在局限性,本文从之前优先性方法的实践经验出发,提出了一种更为全面的原料药排序方法。该方法基于对水生生物、土壤生物、鸟类、野生哺乳动物和人类的风险,综合考虑了食物链顶端存在的生态毒理学研究终点和由这些治疗性药物作用机制带来的非顶端效果。对于在英国社区以及医院设置中使用的146种活性药物的分析可以更为详细地说明该方法的运用。根据这一方法,我们将16种化合物列为优先考虑的药物。这些药物包括了抗生素、抗抑郁药、抗炎药、抗糖尿病药、抗肥胖药、雌激素类化合物以及相关的代谢产物。我们建议这种优先性方法在将来可以更广泛地应用于世界上不同的地区。
精选自Jiahua Guo, Chris J. Sinclair, Katherine Selby, Alistair B.A. Boxall. Toxicological and ecotoxicological risk based prioritisation of pharmaceuticals in the natural environment. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 35, Issue 7, pages 1550–1559, July 2016. DOI: 10.1002/etc.3319
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.3319/full
     

推动生态毒理学学科研究,促进人与自然的和谐——写在《生态毒理学报》发刊之前

<正>由中国科学院生态环境研究中心主办的《生态毒理学报》(Asian Journal of Ecotoxicology)伴随着2006年春天的脚步终于与广大读者见面了! 目前,有关环境风险评价技术及其理论基础的研究已成为国际上环境科学研究的热点领域之一。生态毒理学是环境风险研究的基础学科,也是一门由多学科相互交叉而产生的新兴学科。该学科的发展水平直接制约着环境风险评价结果的可信度及其在环境管理决策制定过程中的科学性。     

新书介绍

<正>本书重点介绍了过去10余年间作者在香港科技大学实验室对于微量金属生态毒理学和生物地球化学的室对于微量金属生态毒理学和生物地球化学的研究成果。作者以生态毒理学的三大框架,即环境运输、生物累积、     

农药暴露的机制模型：蜜蜂毒理学的重要缺失

杀虫剂在最近的蜜蜂数量减少中所扮演的角色是有争议的，部分原因是实地研究常常无法检测到实验室研究所预测的效果。这种不一致性突出了蜜蜂毒理学研究领域的一个关键空白：对蜜蜂在它们的环境中杀虫剂暴露的模式和过程知之甚少。本文作者提出蜜蜂暴露杀虫剂的2个关键过程：1)工蜂采集花蜜的过程中收集农药；2)工蜂带回的农药在蜂巢中的再分配。工蜂收集农药的过程必须被理解为环境污染和蜜蜂觅食活动之间的时空交集。这意味着农药暴露是分配的，而不是离散的，觅食工蜂的一个子集可能会获得有害剂量的农药，而群体暴露将会显得安全。蜂箱中农药的分布是一个复杂的过程，主要是由群体成员之间食物转移的相互作用而产生，而这一过程中花粉和花蜜之间有重要的区别。因此应该优先将关于蜜蜂生物学的大量文献用于发展更严谨的蜂蜜农药暴露机制模型。与效应机制模型结合，暴露机制模型具有整合蜜蜂毒理学领域的潜力，以促进风险评估和基础研究。
精选自Sponsler, D. B. and Johnson, R. M. (2017), Mechanistic modeling of pesticide exposure: The missing keystone of honey bee toxicology. Environmental Toxicology and Chemistry, 36: 871–881. doi: 10.1002/etc.3661
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.3661/full
     

典型化学污染物在环境中的变化及生态效应——国家自然科学基金“八·五”重大项目介绍

国家自然科学基金“八·五”重大项目——“典型化学污染物在环境中的变化及生态效应”已被批准立项,并将于1992—1995年内付诸实施。本项目研究内容涉及典型化学污染物在环境中迁移、转化及降解的化学过程;在多介质环境中的循环过程及模型;生态毒理学效应;对生态系统结构与功能的影响和预测;以及生态调控对策等五个课题。它是一项涉及环境化学、环境生态学和环境预防医学的多学科交叉的综合性研究项目。此项目科学意义重大,不仅是因为它与我国国民经济、生态环境和人体健康有着密切的关系,而且还因为它的研究将促进我国有关环境科学领域的基础和应用基础理论研究提高到一个新的水平。此外,它将为污染物的环境化学行为及生态效应的多学科,综合性研究积累方法学经验,从而为我国环保工作做出贡献。     

“国际优秀期刊论文精选”栏目

<正>栏目简介"国际优秀期刊论文精选"是《生态毒理学报》2015年10月推出的一个全新栏目。近年来,生态毒理学在国内发展迅速,国际权威期刊上刊载了很多中国学者新颖独特、系统深入的研究成果,这些成果或可启迪科研新思路,或可服务政府管理,或可助力企业创新,但因语言原因,在国内的传播受到一定限制。同时,越来越多的华人科学家已成为各国科研领域的中坚力量,身在海外的他们希望自己的研究成果在祖国得到更     

依据(代)生物体对化学品的反应预测对生态系统服务功能的影响

保护生态系统服务功能越来越多地被作为风险评估的目标，但是目前生态风险评估的终点和评估生态系统服务功能受到的潜在影响之间有很大的差距。作者提出了一个框架，将常用的生态毒理学终点与对种群和群落的影响以及生态系统的服务功能联系起来。这个框架建立在机制效应模型的长足进步上，这些模型旨在跨越多种生物组织，并解释各种生物相互作用和反馈。为了说明这一点，作者引入了2个研究案例，它们采用了已完善和已验证的机制效应模型：鱼种群的inSTREAM个体模型和AQUATOX生态系统模型。他们还展示了动态能量平衡理论可以为解释组织级毒性提供一种通用货币。他们认为，一个基于机制模型的框架，可以预测化学品暴露对生态系统服务的影响，再结合经济估值，可以为环境管理提供一种有用的方法。作者强调了使用这个框架的潜在好处以及未来工作中需要解决的挑战。
精选自Forbes, V. E., Salice, C. J., Birnir, B., Bruins, R. J.F., Calow, P., Ducrot, V., Galic, N., Garber, K., Harvey, B. C., Jager, H., Kanarek, A., Pastorok, R., Railsback, S. F., Rebarber, R. and Thorbek, P. (2017), A framework for predicting impacts on ecosystem services from (sub)organismal responses to chemicals. Environmental Toxicology and Chemistry, 36: 845–859. doi: 10.1002/etc.3720
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.3720/full
     

全氟辛基磺酸及其替代产品的内分泌干扰效应评价

为研究全氟辛基磺酸(PFOS)及其替代品的内分泌干扰效应,将重组人雌激素/雄激素/孕激素/甲状腺激素/维甲酸受体基因的双杂交酵母暴露于不同浓度的PFOS及替代品中,并结合体外代谢活化技术检测直接和间接的类/抗激素活性。结果表明,被替代品PFOS表现为雄激素受体、甲状腺受体和维甲酸受体拮抗剂,且在代谢活化后新增了雌激素受体拮抗效应,其半数效应浓度(EC₅₀)在3.0×10^-4～4.8×10^-3 g·L^-1之间;同时,4种替代化学品没有任何效应检出,说明不会通过与核受体结合干扰天然激素的正常功能。研究结果说明,与原化学品相比,替代产品的应用在内分泌干扰效应方面可能具有更低的环境风险。     

纳米二氧化钛在老化环境条件下对铜诱导毒性的影响

纳米二氧化钛颗粒(nTiO₂)可以通过吸附表层水中共生重金属来改变它们对淡水无脊椎动物的毒性。然而,影响这种交互过程的几种环境因子的相对重要性仍不清楚。因此,本研究通过连续72 h的培养试验,评估了老化对Cu与nTiO₂对大型蚤Daphnia magna联合急性毒性的影响。在老化过程中,对老化时间以及离子强度、pH值和不同质量有机物质等因子都进行了考察。研究结果表明,尽管影响效应的大小不同,nTiO₂的存在往往减少了老化后Cu对大型蚤的诱发毒性,在没有nTiO₂的情况下,Cu对大型蚤急性毒性的EC₅₀值提高了3倍之多。此外,各种形态Cu的形成受到介质中的离子组成、pH值以及有机添加剂存在的影响,这一过程受到极大的调控,并随着老化时间对大型蚤生态毒性的响应有一定影响。尽管如此,该研究的结论对nTiO₂在淡水生态系统中不同环境条件下,改变重金属诱发毒性的潜在作用提供了有力的支持。然而,这种模式需要进一步验证,比如结合不同性质的重金属离子与不同的环境因素,如紫外线照射。
精选自Ricki R. Rosenfeldt, Frank Seitz, Ann-Cathrin Haigis, Johanna H?ger, Jochen P. Zubrod, Ralf Schulz, Mirco Bundschuh. Nanosized titanium dioxide influences copper induced toxicity during aging as a function of environmental conditions. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 35, Issue 7, pages 1766–1774, July 2016. DOI: 10.1002/etc.3325
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.3325/full