文蛤谷胱甘肽抗氧化系统对北部湾沉积物中可提取态重金属的响应

为识别海洋双壳类谷胱甘肽抗氧化系统对滨海沉积物重金属可提取态和总量的响应特征差异,分析了北部湾潮间带沉积物中不同形态Cu、Pb、Zn、Cd、Cr的质量分数,文蛤(Meretrix meretrix)鳃组织中w(GSH)(GSH为还原型谷胱甘肽)、w(GSSG)(GSSG为氧化型谷胱甘肽)、GPx(谷胱甘肽过氧化物酶)和GST(谷胱甘肽硫转移酶)活性,并计算w(GSH)/w(GSSG)、tGSH(总谷胱甘肽)含量和OSI(氧化逆境指数). 结果表明:w(TE-Pb)(TE-Pb为可提取态Pb,下同)、w(TE-Cr)、w(TE-Cu)、w(TE-Zn)和w(TE-Cd)平均值分别为13.40、1.93、13.19、30.09和0.10mg/kg; w(TE-Cd)占w(T-Cd)(T-Cd为总Cd,下同)的60.2%~98.1%,并且主要为弱酸溶解态和有机物及硫化物结合态;部分采样点w(TE-Pb)和w(TE-Zn)较高,二者占w(T-Pb)和w(T-Zn)的平均值分别为44.6%和56.6%;Cr、Cu分别在全部或大多数采样点以残渣态为主,可提取态含量平均仅占总量的17.9%和36.5%. 重金属的可提取态质量分数与总量的空间分布基本一致(Cr除外). 文蛤鳃中w(GSH)、w(GSSG)分别为4.07~6.06、4.01~6.59mg/g. 抗氧化指标对沉积物中重金属总量和可提取态质量分数均有显著响应的为w(GSSG)与Cd,w(GSH)/w(GSSG)与Cr和Cd,OSI与Cr和Cd. 然而,w(GSH)/w(GSSG)和OSI只对w(T-Zn)有良好响应;GST只与w(TE-Cu)、w(TE-Zn)显著相关. 某些抗氧化指标对重金属总量和可提取态质量分数表现出不同程度的响应,因此,不能单独依据双壳类对重金属总量的生化响应特征来筛选用于沉积物综合毒性评价的生物标志物.      

斜带石斑鱼alpha型与rho型GST基因cDNA全序列的克隆与分析

为从分子水平上研究II相去毒酶谷胱甘肽S-转移酶(Glutathione S-transferase,GST)在斜带石斑鱼(Epinephelus coioides)等海水鱼类机体内代谢去毒过程中的作用及机制,采用RT-PCR及RACE法,分离、克隆得到斜带石斑鱼肝脏alpha-GST(GSTA)、rho-GST(GSTR)基因cDNA全序列.序列分析结果表明,斜带石斑鱼肝脏GSTA基因cDNA全长1008bp,编码223个氨基酸;GSTR基因cDNA全长1002bp,编码225个氨基酸.构建系统进化树发现,斜带石斑鱼与鲤鱼、斑马鱼GSTA氨基酸同源性较高,而GSTR为鱼类所特有并共同占据进化树上独立的分枝,与大鼠、小鼠、人等哺乳动物GST现有所有类型同源性均较低.     

纳米ZnO对鲫鱼肝脏的毒性

鲫鱼(Carassius auratus)腹腔注射不同浓度纳米ZnO(5mg·kg-1、12.5mg·kg-1、25mg·kg-1、50mg·kg-1和125mg·kg-1,以鲫鱼体重计)14d后,研究了鲫鱼肝脏中的自由基(ROS)强度变化、氧化应激反应及其毒性机制.结果表明:纳米ZnO显著诱导鲫鱼肝脏自由基产生;自由基信号强度和脂质过氧化物(MDA)随纳米ZnO浓度的升高呈先升高后降低趋势;而还原型谷胱甘肽(GSH)含量和GSH/GSSG随纳米ZnO浓度的升高呈先降低后升高趋势;纳米ZnO的毒性主要表现在引起鲫鱼肝脏氧化损伤,其毒性机制为诱导鲫鱼肝脏产生活性氧自由基.     

2,2’,4,4’-四溴联苯醚对大型溞的毒性效应

以实验室培养的大型溞为受试生物,进行了2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)对大型溞的48h急性毒性实验和21d慢性毒性实验,并研究了暴露在不同质量浓度和处理时间的BDE-47中,大型溞的抗氧化酶系中的超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽硫转移酶(GST)的酶活性变化。结果表明,BDE-47对大型溞的48h的半致死浓度为1.04mg·L-1,属于高毒物质;在BDE-47慢性毒性实验低浓度处理组中,大型溞的体长及繁殖能力受到了抑制,而高浓度处理组中大型溞的体长及繁殖能力上升,其中第一次产仔数和产卵总数是表征BDE-47慢性毒性的最灵敏参数。随着BDE-47浓度的增加,大型溞SOD和GST活性均呈现出低浓度诱导高浓度抑制的现象。SOD和GST均表现出一定的敏感性,但相对SOD,GST对BDE-47暴露更为敏感。     

增塑剂邻苯二甲酸二异壬酯对雄性小鼠生殖毒性的氧化损伤机制

研究增塑剂邻苯二甲酸二异壬酯(diisononyl phthalate,DINP)对雄性小鼠生殖毒性的氧化损伤机制,以昆明雄性小鼠为受试动物,随机分为7组,包括空白对照组(生理盐水),4个DINP暴露组(0.2、2、20和200 mg·kg~(-1))和褪黑素(melatonin,Mel)对照组50 mg·kg~(-1)、Mel处理组(200 mg·kg~(-1)DINP+50 mg·kg~(-1)Mel),灌胃14 d。以睾丸组织匀浆测定活性氧(ROS)、还原型谷胱甘肽(GSH)和8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)含量;以睾丸组织细胞测定DNA-蛋白交联(DPC)系数。随着DINP暴露剂量的增加,DINP暴露组睾丸组织ROS、8-OHdG含量和DPC系数逐渐上升,GSH含量逐渐降低,差异有统计学意义(P0.05,P0.01); Mel处理组ROS、8-OHdG含量和DPC系数相应降低,GSH含量逐渐上升。雄性小鼠睾丸组织形态观察结果表明,随着DINP暴露剂量的增加,小鼠睾丸组织的病理损伤程度呈上升趋势。实验结果表明,较高剂量(≥20 mg·kg~(-1))的DINP能造成小鼠睾丸组织的病理损伤和氧化损伤,50 mg·kg~(-1)Mel的抗氧化能力可以有效对小鼠睾丸组织起保护作用,使组织损伤减轻,即生殖毒性减弱。     

沉水植物对阿特拉津胁迫的毒理响应

为揭示在阿特拉津胁迫下沉水植物生长及其与谷胱甘肽代谢途径的关系,通过培养实验研究了沉水植物菹草(Potamogeton crispus)和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)对0、0.5、1.0和2.0 mg·kg~(-1)阿特拉津的吸收特性,并对不同培养时期沉水植物的鲜重、总谷胱甘肽含量(T-GSH,即还原型谷胱甘肽GSH和氧化型谷胱甘肽GSSG之和)、GSH/GSSG比值及其形态变化、谷胱甘肽还原酶(GR)活性和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性进行了测定。结果表明:沉积物阿特拉津初始浓度越高,植物体内阿特拉津浓度也越高。在培养60 d内,添加的阿特拉津对2种沉水植物的生长均产生显著抑制作用(P0.05)。在阿特拉津胁迫60 d后,各处理植物体内GSH/GSSG比值有所回升,其GR和GST活性均高于空白对照组。处理组植物体内GR和GST活性在30 d时达到最高值。与此同时,GSH脱去谷氨酸后能与阿特拉津形成共轭物。以上结果提示,≤2 mg·kg~(-1)阿特拉津在培养前60 d内会对植物生长产生抑制,但在90 d时植物会从伤害中恢复过来。沉水植物体内的谷胱甘肽在GR和GST作用下,对阿特拉津及其产生的活性氧具有一定去除作用,并通过控制酶活使植物体保持一定的GSH含量;另一方面,GSH可以与阿特拉津结合形成新的共轭物,以此缓解阿特拉津对沉水植物的毒害。     

不同价态无机砷对罗非鱼肝脏砷积累及GSH/GST解毒代谢的影响

低剂量中长期暴露下的氧化胁迫是砷对水生生物致毒的重要机制之一。本文通过对罗非鱼进行32 d的食物相砷暴露,测定不同时间点罗非鱼肝脏中谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量和谷胱甘肽巯基转移酶(glutathione S-transferase,GST)活性,揭示不同价态无机砷对罗非鱼肝脏中GSH/GST的影响机制。经三价砷(As(III))暴露后,砷含量在2 d内显著增加而在随后的30 d内无显著性差异; 0～2 d内GSH含量显著增加,后降低,13 d后GSH含量均低于空白组; 0～6 d GST活性均大于空白组,6～8 d GST活性降低,8 d后活性高于空白组,且32 d达到最大值。经五价砷(As(V))暴露后,罗非鱼肝脏中砷含量逐渐增加,在20 d时达到最大值而后无显著性差异; 0～2 d时GSH含量降低,随后逐渐增加,在16 d达到最大值,16 d后GSH含量均低于空白组; 0～8 d时GST被大量诱导合成,8～20 d时GST合成被抑制,20 d后活性增加,在32 d达到最大值。As(III)和As(V)对罗非鱼GSH/GST的不同影响与其在罗非鱼体内的积累量有关。As(III)暴露后各时间点罗非鱼肝脏中的砷含量与GSH含量呈统计学正相关,而As(V)暴露无明显相关性。这是因为As(V)进入罗非鱼肝脏后会还原为As(III),进而GSH作为可提供巯基的还原剂而被大量消耗。另外,As(III)暴露后各时间点罗非鱼肝脏中的砷含量与GST活性呈显著负相关,而As(V)暴露却呈现出很强的滞后性,这是由于进入生物体内的As(V)需转化为As(III)后,才可直接作用于酶系统。可见,不同形态砷对水生生物的致毒机制需进一步深入研究。     

丛枝菌根真菌砷酸盐还原酶基因RiarsC的克隆和功能分析

丛枝菌根真菌(AMF)在增强植物砷(As)抗性方面发挥着重要作用。已有相关研究表明,接种AMF能提高植物体内三价砷As(III)的比例,AMF可能参与了将五价砷As(V)还原为As(III)的过程从而提高了菌根植物的As抗性,但目前尚缺乏直接分子证据。本文从异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)菌丝中克隆得到了一个砷酸盐还原酶基因RiarsC并进行序列分析。将该基因转入arsC缺陷型大肠杆菌(Escherichia coli)菌株WC3110(ΔarsC)中,通过As(V)抗性生长曲线和As形态测定,分析了该基因的功能。结果显示,RiarsC属于谷氧还蛋白-谷胱甘肽依赖的砷酸盐还原酶家族;RiarsC基因的表达显著提高了As敏感型E.coli菌株对As(V)的抗性,当培养基中As(V)浓度为100μmol·L-1时表现更加明显。As形态分析表明,表达RiarsC的E.coli菌株能够将培养基中71.03%的As(V)还原为As(III);与表达空载体的菌株相比,还原效率提高了61.98%。本研究证明了AMF的砷解毒还原能力,为进一步开展AMF的砷代谢机制研究提供了一定的分子生物学基础。     

基于谷胱甘肽结合作用定量研究微囊藻毒素的解毒代谢机制

基于谷胱甘肽(GSH)解毒作用探讨了微囊藻毒素-RR(MCRR)在不同动物肝脏和肾脏合作下的代谢机制。通过人工合成MCRR的谷胱甘肽代谢物(MCRR-GSH),腹腔注射至鲫鱼和大鼠体内,利用液相色谱串联质谱技术(LC-MS/MS)定量检测MCRR-GSH及其下游半胱氨酸代谢物(MCRR-Cys)在组织内的代谢动力学变化。在72 h的暴露实验中,实验组鲫鱼和大鼠体内均定量检测到MCRR-GSH和MCRR-Cys。MCRR-GSH在肾脏中的浓度显著高于其他组织(P0.05),鲫鱼和大鼠体内累积浓度分别是(0.161±0.001)和(0.116±0.005)μg·g~(-1)DW。同样的,MCRR-Cys主要分布于鲫鱼和大鼠的肾脏组织。鲫鱼肾脏中MCRR-Cys的浓度出现明显的波动,而肝脏和胆汁内的MCRR-Cys浓度却呈现出上升的趋势;大鼠肾脏内MCRR-Cys的浓度呈缓慢下降的趋势,浓度范围为(8.899±0.817)μg·g~(-1)DW至(3.336±0.263)μg·g~(-1)DW。基于以上结果推测,微囊藻毒素在肝脏和肾脏合作下的解毒过程为:MC在肝脏内经GSH结合作用生成的代谢物MC-GSH随血液循环转运至肾脏,在肾脏内MCGSH快速地转化为下游代谢物MC-Cys以促进排泄。     

不同形态锌离子对鲫鱼谷胱甘肽系统的影响

研究了在室内模拟条件下,不同形态锌离子(Zn²⁺与Zn-EDTA)长期(40d)暴露对鲫鱼(Crucian curatus)肝脏谷胱甘肽系统的影响.结果表明,在试验剂量范围内,0.10mg/L的Zn²⁺暴露即能引起鲫鱼肝脏中锌显著积累,明显高于Zn-EDTA暴露试验中的积累量.鲫鱼肝脏中谷胱甘肽还原酶(GR)的活性,在Zn²⁺及Zn-EDTA浓度为0.05mg/L(低于渔业水质标准0.10mg/L)时就受到了显著抑制,Zn-EDTA较高浓度(>0.1mg/L)暴露对GR活性的抑制率更大.Zn²⁺对谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性、氧化型谷胱甘肽(GSSG)、还原型谷胱甘肽(GSH)的含量及GSH/GSSG均有抑制作用,且存在良好的剂量-效应关系.