重金属人体生物有效性、吸收及毒性研究中的肠道细胞模型

重金属污染对人体健康产生极大威胁,因而备受关注.肠道吸收是人体重金属暴露的主要途径之一,因此,重金属的生物有效性、肠道吸收过程和毒性研究成为当前的研究热点.体外胃肠模拟法和动物模型被广泛用于重金属的相关研究,然而体外胃肠模拟法缺少人体肠道细胞成分,动物模型与人体存在着物种差异且实验成本高.鉴于此,研究者开发了能够部分模拟人体肠道上皮功能的体外肠道细胞模型.此模型作为研究生物有效性的重要工具,能模拟肠道对重金属的吸收转运过程,并能够结合分子生物学等技术、采用多学科交叉的研究方法探索重金属的肠吸收和肠毒性的分子机制.本文系统介绍了人肠上皮的结构功能、肠道上皮细胞对重金属吸收转运机制、肠道细胞模型的发展及其在重金属相关研究中的应用与优缺点,总结了肠细胞模型功能验证指标和优化方法.同时,还对肠道微流控培养系统(芯片肠道)和肠类器官等三维肠细胞模型技术的最新进展进行了介绍和展望.     

邻苯二甲酸酯降解细菌的多样性、降解机理及环境应用

邻苯二甲酸酯(phthalic acid esters,PAEs)是一类对人体内分泌系统有干扰作用的持续性有机污染物(persistent organic pol utants,POPs)。PAEs在环境介质如水体、底泥和土壤中长期赋存会对生物体产生毒害效应,其分布广、浓度高和难降解等特点是限制有效环境治理的主要因素。作为环境的重要组成部分,微生物对污染物有很强的适应能力和高效的降解能力,这为PAEs的生物修复提供了可能。与物理化学修复法相比,微生物修复技术具有可控性强、修复面广和灵活性高等优势。本文综述了已报道的大部分PAEs降解细菌的种类及其代谢机制,并分析了其在PAEs污染水体和土壤修复中的应用现状与前景,以期为PAEs环境行为与生物修复研究提供参考。     

镉污染下大气CO2升高和氮添加对森林土壤有机碳的影响

以森林土为生长基质和开顶生长箱(open-top chambers,OTCs)的近自然法，选择亚热带造林树种大叶相思(Acacia auriculiformis)、红锥(Castanopsis hystrix)、樟树(Cinnamomum camphora)、枫香(Liquidambar formosana)、海南蒲桃(Syzygium hainanense)的一年生树苗构建实验林，探讨土壤有机碳对重金属镉(Cd)污染下大气二氧化碳(CO₂)浓度升高和氮(N)添加的响应.实验处理如下：对照(CK)、加Cd(Cd)、加Cd加CO₂(Cd+CO₂)、加Cd加N(Cd+N)、加Cd加CO₂加N(Cd+CO₂+N)；加Cd为10 kg hm^-2 a^-1，加CO₂浓度为700μmol/mol，加N为100 kg hm^-2 a^-1；每个处理3个重复.试验始于2017年4月，2020...     

正常肝细胞和肝癌细胞对镉暴露毒性响应差异分析

正常肝细胞和肝癌细胞存在诸多生理特征差异,为探讨两种不同类型的肝细胞对镉（Cd）暴露毒性响应的差异,该研究分析了正常肝细胞系（HL-7702）和肝癌细胞系（HepG2）Cd暴露后在细胞活力、形态、凋亡及凋亡相关基因表达等方面的响应差异.结果表明:当Cd浓度为1 mg/L时,HL-7702细胞活力降至65%,而HepG2细胞活力未受到明显影响,且HL-7702细胞和HepG2细胞对Cd暴露的半数致死浓度(LC₅₀)分别为1.9和2.4 mg/L,说明正常肝细胞较肝癌细胞在细胞活力方面更为敏感. Cd暴露均会诱发两种细胞凋亡,但在0.25 mg/L的Cd暴露下,HepG2细胞凋亡率显著高于HL-7702细胞,说明正常肝细胞抗凋亡能力显著高于肝癌细胞.不同细胞中Cd诱发凋亡的分子途径不同,在HL-7702细胞中镉主要通过上调Caspase-3和下调Bcl-2基因的表达来诱导细胞凋亡,而在HepG2细胞中则主要通过上调Caspase-3基因来诱导细胞凋亡.研究显示,正常肝细胞和肝癌细胞对Cd暴露的毒性响应差异较大,采用人正常肝细胞比肝癌细胞更能准确评估重金属的肝毒性.     

典型高原湿地底泥微生物对砷污染的响应

为了深入探讨典型高原湿地底泥微生物群落对砷胁迫的响应规律,通过砷添加(As浓度分别为0、100、150、300 mg·kg^-1,依次记为YZ1、YZ2、YZ3、YZ4)的淹水模拟湿地生境试验,利用高通量测序技术对样品中细菌16S rRNA的V3～V4区进行测序.结果显示,底泥中砷形态主要以专性吸附态砷（F2）和弱结晶度的铁铝水合氧化物结合态砷（F3）为主,且随着砷污染浓度的升高,活性态砷（F1、F2和F3）占比上升.砷污染会影响底泥微生物多样性和群落结构.与YZ1组相比,YZ2组在一定程度上刺激了砷敏感微生物的生长和繁殖,如拟杆菌门（Bacteroidetes）;YZ4组处理下明显抑制了该微生物生长,但会促进耐砷微生物生长,如厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）使其成为群落主导.同时,在属水平上,YZ4处理组中具有As（V）异化还原功能的地杆菌属（Geobacter）细菌的占比也较YZ1组有所上升.基于功能预测结果表明,与YZ1处理组相比,其它3个处理组中均降低了底泥细菌的功能.研究显示,砷胁迫下,影响了底泥细菌的群落组成.高...     

茶树中莽草酸途径DHD/SDH基因的表达调控

3-脱氢奎尼酸脱水酶/莽草酸脱氢酶(DHD/SDH)是茶树莽草酸途径中唯一的双功能酶,一方面催化生成莽草酸,另一方面可以催化生成没食子酸.为研究DHD/SDH基因在茶树代谢途径中表达及调控模式,通过在线预测、RLM-RACE和q PCR技术探讨mi RNA对DHD/SDH的调控及表达模式.在获得的茶树mi RNA序列的基础上,对本试验室克隆得到的茶树3个DHD/SDH进行mi RNA预测和鉴定.获得了4个mi RNA参与裂解Cs DHD/SDH基因.其中mi R5180b、mi R1510b-5p和mi R24共同靶向Cs DHD/SDH2,mi R868-5p作用于Cs DHD/SDH3.同时对茶树中3个Cs DHD/SDH表达模式进行检测.不同激素处理下,Cs DHD/SDH2和Cs DHD/SDH3表达模式一致.Cs DHD/SDH2和Cs DHD/SDH3的表达模式存在协同作用.本研究表明Cs DHD/SDH1与Cs DHD/SDH2和Cs DHD/SDH3之间的表达存在负反馈调节,Cs DHD/SDH1上调表达时会导致互补基因Cs DHD/SDH2和Cs DHD/SDH3下调表达.     

环境浓度下铜锰复合暴露对人角膜上皮细胞的毒性效应

人正常角膜上皮细胞（HCE）经室内环境浓度下的铜（10μmol·L-1）、锰（20、40μmol·L-1）单独及复合暴露后,采用CCK-8法对细胞活力进行检测,使用Annexin V-FITC/PI试剂盒测定了细胞凋亡率,并通过实时荧光定量PCR法从分子水平比较了不同暴露组炎症（NLRP3,IL-1β）和凋亡调控关键基因（Caspase-1,Caspase-3）表达差异.结果显示：低浓度铜或锰单独暴露时,未明显降低细胞活力,而复合暴露后,细胞活力降低至20%～77%,大量细胞变圆并形成空泡,细胞凋亡率增加至69%;铜、锰单独及复合暴露后均会引起炎症基因（IL-1β和NLRP3）的差异表达,铜暴露诱发了Caspase-3的表达,而锰则促进了Caspase-1的转录,铜锰复合暴露后Cu10+Mn20组的Caspase-3在mRNA表达水平上增加了1.8倍,Cu10+Mn40组促炎因子NLRP3表达量明显上升,为对照组的7.32倍（p<0.0001）.综上,比起单独暴露,室内环境浓度铜锰复合暴露显著降低了人角膜上皮细胞活力,促进了细胞凋亡.可见,在室内环境健康风险评价或毒性效应研究中应...     

高原城市室内灰尘对人角膜上皮细胞损伤研究

收集高海拔城市昆明不同功能区室内灰尘,利用等离子发射光谱仪分析不同粒径（F1~F4：100~2000,75~100,63~75,45~63μm）灰尘中Pb,Cu,Cd,Zn,Cr,Ni,Co,As和Mn的含量,借助人工泪液提取的方法,测定目标重金属的可溶出率（生物可给性）,并分析室内灰尘人工泪提取液对人角膜上皮细胞的毒性效应.结果表明,办公室灰尘中Ni,Mn,Zn显著高于家庭及学生宿舍（P<0.01）,且Cd,Ni,Zn的含量高于昆明市土壤背景值的39.3、9.5、12.3倍.居民住宅Co（10.6%）、办公室As（16.1%）及学生宿舍Mn（36.0%）溶出率最高.重金属元素在粒径分布规律上表现出不同特征,办公室及宿舍灰尘重金属易在63~100μm粒径范围内富集.人角膜上皮细胞经室内灰尘人工泪提取液暴露24h后,低浓度（20μg/mL）、高浓度（1280μg/mL）分别促进和抑制细胞增殖,与对照组相比较均具有统计学意义（P<0.05）.细胞炎症因子IL-1β和TNF-α相对表达量显著增加,提示昆明室内灰尘暴露有诱发角膜炎症疾病发生的风险.     

污染场地土壤重金属的生物可给性及毒性研究

近年来,生物可给性被用于评估场地土壤污染健康风险,然而不同场地类型重金属生物可给性差别巨大,生物可给态重金属的人体健康危害效应仍然鲜见报道.本研究以浙江温岭某电子拆解厂为研究区,分析比较了5个场地土壤（S1-S5）中Zn、Cu、Cd、Pb的生物可给性并探究生物可给态重金属对人小肠上皮细胞的毒性效应机制.结果表明,场地土壤Cd和Cu污染较为严重,含量分别为4.84,438.52mg/kg.4种重金属在胃阶段生物可给性范围分别为2.10%~48.28%、4.84%~33.73%、16.04%~42.81%、1.81%~15.71%,小肠阶段为2.05%~36.91%、13.17%~22.23%、10.19%~23.10%、0.60%~2.69%,可见胃阶段的生物可给性低于小肠阶段.对于肠相生物可给态重金属暴露人体肠道上皮细胞后,除样点S4外,细胞活力均显著性下降.此外,样点S3和S5土壤提取液对超氧化物歧化酶活力影响较小,但显著抑制过氧化氢酶活力,并且该样点对DNA产生损伤.通过研究电子拆解厂土壤生物可给性以及其毒性效应,以为我国场地土壤重金属健康风险评估提供科学依据.