利用转基因斑马鱼探究四溴联苯醚(BDE-47)的神经毒性作用

为探究2,2’,4,4’-四溴联苯醚（BDE-47）对斑马鱼的早期神经毒性作用，采用中枢神经特异性标记的转基因斑马鱼Tg(elavl3:EGFP)作为模式生物，研究了BDE-47短期暴露对斑马鱼幼鱼的运动行为轨迹、中枢神经发育和神经发育关键基因表达的影响。结果表明，BDE-47暴露6 d后，5和10μmol/L暴露组斑马鱼幼鱼运动行为和神经发育关键基因（elavl3和mbp）的表达受到显著抑制，同时斑马鱼幼鱼的神经细胞的发育受到显著抑制。结果提示，神经系统特异性标记的转基因斑马鱼可作为一种筛选神经毒性化合物的理想动物模型，BDE-47对斑马鱼具有早期神经发育毒性。     

环境剂量磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯多代暴露对斑马鱼子代仔鱼的神经发育毒性

为探究环境剂量磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯(TDCIPP)多代暴露对生物体的影响,选取斑马鱼为模型,研究了斑马鱼暴露于0、3、30和300 ng·L~(-1)TDCIPP至3代后,对每一代子代5 dpf仔鱼神经发育的毒性效应。研究结果表明,F0代暴露于300ng·L~(-1)TDCIPP 120 d后所产F1代仔鱼的孵化率显著性下降,存活率显著性降低;但对F2代和F3代仔鱼的这些终点指标均无显著性影响。运动行为结果表明,F0代暴露于3和300 ng·L~(-1)TDCIPP 120 d会导致F1代仔鱼在光暗周期刺激下的游泳速度受到抑制,并伴随着神经元发育基因(ngn1)以及轴突生长标志基因(α1-tubulin、netrin1b和zn5)的显著性上调,相关性分析表明,游泳速度的抑制与ngn1、α1-tubulin和zn5这3个基因的表达显著相关。但对F2代仔鱼,仅300 ng·L~(-1)TDCIPP导致其游泳速度在黑暗刺激下显著性下降,且导致神经发育和再生相关基因(elavl3、gap43、gfap和shha)表达量显著性下降,但游泳速度的下降与基因表达无显著相关性。继续暴露至F3代仔鱼时,TDCIPP暴露对运动行为不再有显著影响。研究表明,环境剂量TDCIPP多代暴露对子代仔鱼具有神经发育毒性,表现为运动行为受损和神经发育相关基因表达量的改变,但毒性效应随着暴露代数的增加而减弱。     

基于Illumina RNA-Seq分析的三种内分泌干扰物对斑马鱼神经毒性效应与机制

三氯生、三氯卡班和双酚A均具内分泌干扰作用,但从转录组学层面上揭示其靶分子及神经毒性机制鲜有报道,因此,本文借助RNA-Seq测序获得它们暴露斑马鱼幼鱼的转录组数据,基于生物信息分析证明:三种药物暴毒组差异表达基因(DEGs)的GO功能和KEGG代谢途径富集在生物过程、细胞组成和分子功能上,富集的DEGs数量和功能均不同,在神经相关途径上均有富集,但具体信号通路和途径不同.PPI网络节点关联度计算发现:富集在神经通路的Hub基因也不同,且与神经标志功能基因之间存在丰富间接的互作网络.将DEGs与TCGA数据库中胶质母细胞瘤GBM突变基因整合,证实其环境暴露均有诱发GBM风险,但发生途径和调控信号通路不同,故从分子水平上解析了三种污染物诱导神经毒性机制的根源.     

海河悬浮颗粒物影响阿特拉津对斑马鱼的急性毒性研究

悬浮颗粒物对有机污染物的吸附降低了其表观生物富集系数,这一过程是否同时能够减弱有机污染物对水生生物的毒性却少有报道.因此,本研究选取海河干流二道闸沉积物为悬浮颗粒物,以阿特拉津为目标污染物,斑马鱼为目标生物,进行急性毒性试验.结果表明,无悬浮颗粒物时,阿特拉津对斑马鱼的96 h半致死浓度(96h-LC50)为29.06 mg·L-1,95%置信区间为24.41~40.70 mg·L-1,悬浮颗粒物浓度为7500mg·L-1和15000 mg·L-1时这一指标分别为30.74 mg·L-1和39.51 mg·L-1,对应的95%置信区间分别为27.17~40.91 mg·L-1和30.43~126.93 mg·L-1.并且无悬浮颗粒物、7500 mg·L-1悬浮颗粒物、15000 mg·L-1悬浮颗粒物3组染毒系列中出现的最大无效应浓度分别为3、9和15 mg·L-1.研究表明,悬浮颗粒物的存在降低了阿特拉津对斑马鱼的急性毒性.     

头孢噻肟钠对斑马鱼SOD活性、MDA含量及DNA损伤的影响

研究了不同浓度头孢噻肟钠溶液暴露15 d对斑马鱼肌肉组织中超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)和磷酸化组蛋白H2AX(γ-H2AX)含量的影响.结果表明,低浓度组(1、5 mg·L-1)暴露时,斑马鱼肌肉组织SOD活性呈现不规则变化;随着暴露浓度增加(25 mg·L-1),SOD活性在实验初期(3 d)被抑制,后期逐渐被诱导,并在12 d达到峰值;高浓度(125 mg·L-1)头孢噻肟钠显著抑制了鱼体内SOD活性,6 d时活性达到最小值.进一步测定了斑马鱼肌肉组织中MDA含量的变化,发现其与SOD活性呈负相关性,且在1 mg·L-1和125 mg·L-1暴露时尤为明显.在所选暴露浓度,斑马鱼肌肉中γ-H2AX含量均呈现先升高后降低的变化趋势.1、5、25 mg·L-1浓度组在6 d时达到峰值,125 mg·L-1浓度组在9 d时达到峰值.随着暴露时间的增加,γ-H2AX含量均降至空白水平,表明鱼体对产生的DNA损伤有自我修复功能.本研究表明,斑马鱼对头孢噻肟钠的氧化胁迫反应可能是导致其DNA损伤的重要机制之一.     

双酚A与其替代品对黑斑蛙急性毒性的比较

双酚F(BPF)和双酚S(BPS)作为双酚A(BPA)替代品广泛使用,然而有关BPF和BPS的毒性数据非常有限。采用系列浓度的BPA、BPF、BPS溶液,暴露黑斑蛙胚胎和蝌蚪96 h,通过半致死浓度(LC50)、最小生长抑制浓度(MCIG)和致畸率等指标比较3种化合物的急性毒性。结果显示:100 mg·L-1BPS未导致黑斑蛙胚胎及蝌蚪畸形和死亡。BPA和BPF对黑斑蛙胚胎的96h-LC50分别为7.68 mg·L-1和7.99 mg·L-1,MCIG分别为4.47 mg·L-1和4.77 mg·L-1,最大致畸率为33.33%;对蝌蚪的96 h-LC50分别为9.00 mg·L-1和9.52 mg·L-1。依据《化学农药环境安全评价准则》的毒性分级标准,判定BPA和BPF的毒性等级为中毒,BPS的毒性等级为低毒。表明BPF急性毒性与BPA相当,BPS急性毒性低于BPA。本研究数据可为BPF、BPS作为BPA替代品的生产和使用以及相应的环境管理提供毒理学参考。     

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。     

不同粒径矿化垃圾对大麦生长发育和斑马鱼胚胎毒性效应研究

将太原东山新沟垃圾填埋场矿化垃圾筛分为900~300μm、300~150μm、150~105μm、105~90μm和90~0μm共5个不同粒径范围,制备浸出液。在分析不同粒径矿化垃圾浸出液的理化指标基础上,研究了矿化垃圾浸出液对大麦和斑马鱼胚胎生长发育的影响。结果显示,矿化垃圾浸出液p H值随粒径的减小而减小,电导率、CODCr、全盐量和总氮则随粒径的减小而增大。矿化垃圾浸出液对大麦的萌发、根长和芽长均表现出抑制作用,且抑制作用随粒径的减小而显著增加,90~0μm抑制作用最强,具体表现为染毒1 d、2 d和3 d后,大麦种子处理组萌发率为对照组的39.74%、56.38%和59.81%;染毒3 d、5 d和7 d后,根长分别为对照组的57.08%、48.33%和41.66%;芽长分别为对照组的66.60%、64.79%和61.65%。斑马鱼胚胎暴露于不同粒径的矿化垃圾浸出液中,胚胎生长发育的毒害作用与粒径大小呈现明显负相关关系,即在最小粒径90~0μm处理后,卵凝结、血循环异常、孵化率、心包水肿及脊柱畸形影响作用达到最大,这5个指标值分别为40.28%、50.00%、51.39%、31.94%和29.17%。以上研究表明,矿化垃圾浸出液对大麦和斑马鱼胚胎生长发育的毒性效应与矿化垃圾粒径分布显著相关,小粒径矿化垃圾(90~0μm)的生态毒性效应最大。     

Unexpected phenotypes of malformations induced in Xenopus tropicalis embryos by combined exposure to triphenyltin and 9-cis-retinoic acid

Xenopus tropicalis embryos were exposed for 48 hr to the mixtures of 5 g Sn/L triphenyltin(TPT), which is a well-known endocrine disruptor, and 0.25–5 g/L 9-cis retinoic acid(9c-RA), which is the natural ligand of retinoid X receptor. The phenotypes induced by combined exposure were more variable than those resulting from single exposure to either TPT or 9c-RA. The prominent phenotypes included underdeveloped head structures, abnormal eyes, narrow fins, enlarged proctodaeum, etc. Especially, combined exposure induced unexpected notochord malformations, which ranged from small swellings of the surface of the tails to the extension and extrusion of notochord out of the posterior tails. Compared with the 5 g Sn/L TPT-treated group, the index of fin deficiency was not affected, and the index of axis deficiency was significantly increased with increasing RA concentrations in the mixtures. Our results suggest that combined exposure to TPT and 9c-RA induced not only more variable phenotypes of malformations than exposure to single compound but also some new and unexpected phenotypes.     

Enantioselective separation and zebrafish embryo toxicity of insecticide beta-cypermethrin

Enantioselectivity of chiral pollutants is receiving growing concern due to the difference in toxicology and environment fate between enantiomers.In this study,enantiomers of insecticide beta-cypermethrin (beta-CP) were separated on selected chiral column by HPLC,and the toxicity of enantiomers was evaluated using the zebrafish embryo-larval assays.The enantiomers of beta-CP were baseline separated on Chiralcel OD and Chiralpak AD columns and detected by circular dichroism (CD) at 236 nm.Better separation could be achieved at lower temperature (e.g.,20°C) and with lower levels of polar modifiers.Pure enantiomers were obtained on Chiralcel OD.The CD spectra of enantiomers were recorded.By comparing the elution order with a previous similar study,the absolute configuration of beta-CP enantiomers was determined.The individual enantiomers were used in zebrafish embryo test,and the results showed that beta-CP enantioselectively induced yolk sac edema,pericardial edema and crooked body.The 1R-cis-αS and 1R-trans-αS enantiomers showed strong developmental toxicities at concentration of 0.1 mg/L,while the 1S-cis-αR and 1S-trans-αR induced no malformations at higher concentration (e.g.,0.3 mg/L).The results suggest that the enantioselective toxicological effects of beta-CP should be considered when evaluating its ecotoxicological effects.