不同形态微塑料和汞对斑马鱼胚胎发育毒性联合作用研究

为探讨不同形态微塑料对生物体的毒性差异,本研究比较了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)颗粒(直径约70～250μm)和纤维(长度约3～5mm,直径约20μm)与重金属汞(Hg)对斑马鱼胚胎发育的联合毒性效果.结果表明,Hg单独暴露对斑马鱼胚胎造成了胚胎发育毒性(如血流发育障碍,心跳变缓和孵化率降低)以及心包囊水肿和尾巴畸形效应,48和72h的畸形率分别高达31.3%和91.7%.纤维状(f-PET)和颗粒状(p-PET)微塑料都会减轻Hg的胚胎发育毒性.从代谢组学的数据来看,Hg对机体造成的糖代谢和氨基酸代谢紊乱效应在微塑料和Hg联合暴露组也显著降低(P<0.01).但是,由于对Hg吸附能力和过程的差异,p-PET更显著缓解Hg造成的24h血流障碍效应,而在暴露后期在降低Hg对斑马鱼胚胎畸形毒性方面不如f-PET显著.因此,微塑料与Hg的联合毒性效果与微塑料的形态有关.     

氯代苯胺对斑马鱼的急性毒性的电性拓扑研究

基于拓扑理论计算了7种氯代苯胺分子的Kier和Hall的原子类型电性拓扑状态指数(E)f。通过多元线性回归和最佳变量子集回归方法建立了氯代苯胺对斑马鱼急性毒性(pLC5)0与其电性拓扑状态指数的最佳二元定量构效关系(QSAR)模型,其传统判定系数(R)2为0.978,逐一剔除法(LOO)的交互验证系数(Q)2为0.964。根据统计学观点,该模型具有良好的稳健性及预测能力,用该模型给出的估算值和实验值非常接近,优于相关文献的计算结果。从进入该QSAR模型的2个电性拓扑状态指数(E9,E2)6可见,所建的数学方程显示芳环内=C<及硝基中氮原子(=N≤)是影响其pLC50的主要结构因素。     

铅胁迫对斑马鱼抗氧化酶活性的影响

研究Pb对斑马鱼抗氧化酶活性影响,探讨重金属Pb对斑马鱼毒理学效应.以斑马鱼为模式生物,采用半静态法对斑马鱼进行驯养和试验,测定不同浓度Pb对超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性影响.Pb暴露1d胁迫斑马鱼SOD为诱导效应,胁迫CAT为诱导-抑制效应,Pb暴露7d胁迫斑马鱼SOD为诱导效应,胁迫CAT为诱导-抑制效应,且暴露1d和暴露7d酶活性变化均显著.试验结果表明,Pb胁迨斑马鱼抗氧化系统酶活性变化显著,Pb毒性显著.结果为重金属污染对水生生物毒性机理研究提供参考.     

全氟辛烷磺酸(PFOS)对斑马鱼卵黄蛋白原mRNA水平的影响

为了研究环境低剂量全氟辛烷磺酸（perfluorooctane sulfonate,PFOS）对水生生物的内分泌干扰效应和可能的作用机制,测定了PFOS对斑马鱼（Brachydanio rerio）肝脏中卵黄蛋白原（vitellogenin,VTG）mRNA水平的影响.将斑马鱼暴露于4个PFOS的环境低剂量浓度组（0.1、1、10、100μg.L-1）中进行21d毒性试验,收集肝脏样品,提取RNA,采用荧光定量PCR（qRT-PCR）分别检测VTG1和VTG3的mRNA水平.结果表明：①PFOS暴露引起雄性斑马鱼肝脏VTG1和VTG3 mRNA水平升高,VTG1 mRNA水平升高与剂量呈正相关,在100μg.L-1暴露浓度处与对照组呈现显著性差异;VTG3的mRNA水平变化与剂量呈倒U型曲线,呈现典型的毒物刺激荷尔蒙效应,在10和100μg.L-1暴露浓度处与对照组呈现显著性差异;②PFOS暴露引起雌性斑马鱼肝脏中VTG1 mRNA水平升高,在10μg.L-1暴露浓度处与对照组呈现显著性差异,但在高浓度（10和100μg.L-1）处试验结果误差较大;VTG3 mRNA水平只在10μg.L-1暴露浓度处升高,但相比于对照组均没有显著性差异.试验结果表明PFOS暴露对斑马鱼的内分泌干扰作用明显,其毒性作用机制可能是类雌激素效应,而肝脏中VTG1和VTG3mRNA水平可能作为PFOS内分泌干扰效应评价的敏感生物标志物,但VTG1和VTG3 mRNA水平的响应曲线呈现基因亚型和性别差异.     

氟虫腈对斑马鱼和小菜蛾毒性的手性选择性研究

手性农药分子的不同对映体在环境中的降解速率和对于生物的毒性可能存在很大的差异,因此拆分并使用对靶标生物毒性较高或对非靶标生物毒性较低的单一或浓缩的对映体配方可以有效地降低杀虫剂的环境风险.本文用手性柱拆分了一种广泛使用的手性农药,氟虫腈的两种对映体,研究了这两种对映体和消旋体对靶标生物小菜蛾和非靶标生物斑马鱼的急性毒性.结果表明氟虫腈对受试靶标和非靶标生物的毒性均无手性选择性,说明无法通过对氟虫腈进行手性拆分并使用单一对映体配方来降低氟虫腈的环境风险.这一结论间接支持了农业部新近出台的禁止氟虫腈用于防治农田害虫的政策.     

利用多物种净水监测仪在线监测水体抗生素药物及有机磷农药

通过多物种净水监测仪(Multispecies Freshwater Biomonitor,MFB)监测斑马鱼在抗生素药物(恩诺沙星、磺胺嘧啶)和有机磷农药(乐果、马拉磷硫)暴露下的行为强度变化,以验证其作为监测水体环境中抗生素类药物和有机磷农药生物指标的可行性.结果表明,恩诺沙星、磺胺嘧啶对斑马鱼没有急性毒性,乐果、马拉硫磷对斑马鱼的LC50-96值(96h半致死浓度)分别是61、5.4mg.L?1.斑马鱼对环境变化的行为反应快速且敏感,随着药物浓度的增加,斑马鱼行为变化的强度增大,反应时间缩短,且行为强度的变化符合环境压力模型(Stepwise Stress Model,SSM).斑马鱼行为的改变与一般急性毒性实验结果有相关性,可以作为对抗生素和有机磷农药污染水质早期预警的生物在线监测指标.     

斑马鱼基因芯片技术在双酚A毒性机制研究中的应用

运用斑马鱼基因芯片技术和实时定量RT-PCR方法,从分子水平上研究了双酚A(BPA)对斑马鱼的毒性作用机制.试验将受精后的斑马鱼胚胎在0.5、1.5和4.5 mg/L BPA暴露8 d,基因芯片并经实时定量RT-PCR验证检测出50个特异基因表达上调或下调、并呈显著的剂量-毒性效应(p0.05).这些差异表达基因的发现证明BPA具有遗传毒性,并且通过它们功能和作用途径的分析,可以为前期工作中观察到的生理毒性和代谢紊乱等机制研究提供支持.     

Ca~(2+)与Pb~(2+)相互作用对斑马鱼胚胎毒性效应的影响

为探明Ca2+浓度增加是否会使鱼类早期发育阶段对铅毒性的敏感性升高,以及Ca2+单独减弱铅毒性的浓度范围,选用斑马鱼胚胎作为实验材料,记录在不同的水化学参数条件下,胚胎发育过程中一些具有代表性的毒理学终点,采用相对易于观察且敏感的指标--72 h孵化率进行分析.用Visual MINTEQ2.5.2软件进行溶液中离子的化学形态分析.结果表明,当Ca2+浓度从0.25 mmol/L增加到2.00 mmol/L时,导致了以自由铅离子活度({Pb2+})和溶解态铅总浓度([Pb] T)表示的72 h EC 50的增加(表现为发育延迟),两者之间存在良好的线性关系.通过这一线性关系,可以对Ca2+浓度对铅毒性的影响进行预测.这一结果支持了生物配体模型(BLM)概念的假设,说明在胚胎的表面,铅离子与钙离子可能在传输和毒性作用位点上存在竞争作用.而当Ca2+浓度从2.00 mmol/L增加到4.00 mmol/L时,72 h EC 50 {Pb2+}和72 h EC 50 [Pb] T并没有显著的增加.     

PFOS/PFOA对斑马鱼(Danio rerio)胚胎致毒效应研究

采用斑马鱼胚胎毒性测试方法,研究了PFOA/PFOS对斑马鱼的急性毒性和生命早期阶段生长发育的影响.结果表明,PFOS/PFOA对斑马鱼有明显毒性作用,LC₅₀(48 h)分别为1005 mg/L和107 mg/L,LC₅₀(96　h)分别为499 mg/L和71 mg/L.PFOS/PFOA抑制斑马鱼胚胎发育,可导致胚胎发育畸形,甚至死亡,高浓度(＞240 mg/L)PFOS损伤细胞膜,导致胚胎分裂中的细胞发生自溶而卵凝结死亡,抑制胚胎原肠胚的形成.在各种亚致死效应中,脊柱畸形对PFOS暴露最敏感,其EC₅₀=9.14 mg/L,PFOA暴露最敏感亚致死性毒理学终点为96　h孵化,对应EC₅₀=328.0 mg/L.PFOA/PFOS导致胚胎发育延迟,具有发育毒性.     

纳米材料对斑马鱼的氧化损伤及应激效应研究

以斑马鱼(Daniorerio)为受试动物,研究了纳米及常规TiO2、ZnO悬浮液对其鳃、消化道及肝脏的氧化损伤及应激效应,同时对纳米及常规TiO2、ZnO悬浮液中的颗粒形貌特征及·OH生成量进行了测定.结果发现,虽然纳米TiO2、ZnO颗粒与其常规颗粒在溶液中的粒径分布接近,但50mg/L纳米TiO2、ZnO悬浮液中·OH产生量(96h光照下,分别为2.17mmol/L、0.72mmol/L)远远高于50mg/L常规颗粒(未检测到).50mg/L纳米TiO2处理下,斑马鱼肝脏中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、还原型谷胱甘肽(GSH)、蛋白质羰基含量分别为对照的70.2%、65.4%、53%、178.1%;消化道中SOD活性及GSH、丙二醛(MDA)含量分别为对照的149.6%、212.9%、217.2%;鳃中MDA含量为对照的160.9%.而50mg/L常规TiO2悬浮液对斑马鱼没有产生毒理效应.5mg/L纳米及常规ZnO对斑马鱼肝脏的氧化伤害最强,其中5mg/L纳米ZnO处理组中SOD、CAT活性及GSH、MDA含量分别为对照的62.9%、53.1%、45.2%、204.2%,5mg/L常规ZnO处理组中SOD、CAT活性及GSH、MDA含量分别为对照组48.3%、51.8%、34.6%、289.6%;虽然斑马鱼鳃及消化道也受到明显氧化应激效应(p0.05),但并没有受到氧化损伤.研究表明,团聚作用对不同化学组成纳米颗粒的毒性影响程度不同;且不同化学组成纳米颗粒在生物体内可能通过不同机制产生了不同种类的ROS,从而对不同细胞组分产生的氧化损伤及应激效应是其重要的毒理机制.