Effect of ambient polycyclic aromatic hydrocarbons and nicotine on the structure of Aβ42 protein

● B[a]P, nicotine and phenanthrene molecules altered the secondary structure of Aβ₄₂. ● β-content of the peptide was significantly enhanced in the presence of the PAHs. ● Nicotine made stable cluster with Aβ₄₂ peptide via hydrogen bonds. ● Phenanthrene due to its small size, interfered with the Aβ₄₂ monomer more strongly. Recent studies have correlated the chronic impact of ambient environmental pollutants like polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) with the progression of neurodegenerative disorders, either by using statistical data from various cities, or via tracking biomarkers during in-vivo experiments. Among different neurodegenerative disorders, PAHs are known to cause increased risk for Alzheimer’s disease, related to the development of amyloid beta (Aβ) peptide oligomers. However, the complex molecular interactions between peptide monomers and organic pollutants remains obscured. In this work, we performed an atomistic molecular dynamics study via GROMACS to investigate the structure of Aβ₄₂ peptide monomer in the presence of benzo[a]pyrene, nicotine, and phenanthrene. Interestingly the results revealed strong hydrophobic, and hydrogen-bond based interactions between Aβ peptides and these environmental pollutants that resulted in the formation of stable intermolecular clusters. The strong interactions affected the secondary structure of the Aβ₄₂ peptide in the presence of the organic pollutants, with almost 50 % decrease in the α-helix and 2 %–10 % increase in the β-sheets of the peptide. Overall, the undergoing changes in the secondary structure of the peptide monomer in the presence of the pollutants under the study indicates an enhanced formation of Aβ peptide oligomers, and consequent progression of Alzheimer’s disease.     

低剂量长期铅暴露对雄性黑斑蛙精巢组织关键酶活性的影响

在实验条件下,将健康的性成熟雄性黑斑蛙暴露于0.1、0.2、0.4、0.8和1.6mg·L-1的Pb2+溶液中30d,以Ca2+-ATP酶、Na+-K+-ATP酶、Ca2+-Mg2+-ATP酶、β-葡萄糖醛酸苷酶(β-DG)、乳酸脱氢酶(LDH)和酸性磷酸酶(ACP)活性为指标,进行了长期铅暴露对雄性黑斑蛙生殖毒性的研究.结果表明:随着铅染毒剂量的增加,Ca2+-ATP酶和Na+-K+-ATP酶活性被诱导,Ca2+-Mg2+-ATP酶活性被抑制,当Ca2+-Mg2+-ATP酶的抑制程度超过Ca2+-ATP酶和Na+-K+-ATP酶的代偿机制时,会抑制精子的发生,进而导致雄性生殖毒性;在1.6mg·L-1Pb2+处理下,ACP酶被显著抑制,提示支持细胞受损,精子总数受到影响;在0.4mg·L-1Pb2+处理下,LDH酶被显著抑制,提示生精细胞受损,精子质量受到影响.     

镉和乙草胺对少根紫萍的毒性效应

联合毒性实验在水环境污染评价中非常重要.本文以少根紫萍(Spirodela Oligorrhiza)为研究对象,研究了重金属Cd和除草剂乙草胺对少根紫萍生长的单一毒性和联合毒性效应.实验结果表明:Cd、乙草胺及对少根紫萍的96h-IC50分别为4.77mg/L和6.95mg/L,在浓度1:1的情况下,Cd与乙草胺共存对少根紫萍的96h-IC50为1.41mg/L,采用Marking相加指数法求得相加指数AI为1.00,大于零,为协同作用.同时,随着Cd、乙草胺处理浓度的增加,少根紫萍叶绿素a的浓度下降,其中Cd对叶绿素a的影响大于乙草胺,复合污染对叶绿素a的影响明显大于单一污染,也表现为协同作用.另外,本文还对少根紫萍生长抑制试验进行了探讨,建议使用植物体数和重复间的偏差作为衡量试验质量的指标.     

低剂量镉诱导细胞氧化损伤的机理研究

镉是一种有毒重金属,能诱导酿酒酵母的氧化损伤.为了研究低剂量镉诱导细胞氧化损伤的作用,通过有葡萄糖和无葡萄糖的酵母培养基,用浓度2 μmol/L和10 μmol/L的CdCl2染毒酿酒酵母10 h后,统计酿酒酵母细胞的存活率,并用HPLC-EC法测定酿酒酵母线粒体DNA中8-OH-dG/105dG比值.结果表明:无葡萄糖条件下,10μmol/L的CdCl2染毒时酿酒酵母对Cd2 的耐受性比有葡萄糖时明显高(P＜0.01),而且线粒体DNA氧化损伤程度也明显低(P＜0 01);但2 μmol/L的CdCl2染毒时,酿酒酵母对Cd2 的耐受性和线粒体DNA氧化损伤程度与有葡萄糖条件下相比差异不显著(P＞0.05).因此,本文认为低浓度Cr主要对酿酒酵母细胞质中蛋白造成氧化损伤,浓度升高时则对线粒体DNA也产生氧化损伤.     

久效磷对黄鳝乙酰胆碱酯酶、羧酸酯酶和磷酸酶活性的影响

采用静态急性毒性实验方法,研究了久效磷对黄鳝脑乙酰胆碱酯酶及肝脏、肾脏羧酸酯酶、碱性磷酸酶、酸性磷酸酶活性的影响.结果表明,在水温(20±2)℃条件下,经0.25 mg·L-1、0.50 mg·L-1、1.00mg·L-1和2.00mg·L-1的久效磷暴露96 h,黄鳝肝脏、肾脏羧酸酯酶和脑乙酰胆碱酯酶活性均显著下降,但两者表现出不同的抑制模式.随着暴露质量浓度的升高,肝脏和肾脏羧酸酯酶活性的下降幅度逐渐变小,而脑乙酰胆碱酯酶活性下降幅度却由小变大.久效磷暴露黄鳝96 h,肝脏、肾脏酸性磷酸酶活性均升高;而肝脏碱性磷酸酶活性升高;肾脏碱性磷酸酶活性降低.久效磷暴露质量浓度与脑乙酰胆碱酯酶和肝脏、肾脏羧酸酯酶活性之间具有剂量-效应关系,酸性磷酸酶和碱性磷酸酶可能在鱼体抵御有机磷农药毒性作用中有着重要的作用,其机理有待进一步研究.此外,本文还探讨了有机磷农药靶标酶乙酰胆碱酯酶和解毒酶羧酸酯酶、磷酸酶之间的相关性.     

农药环境风险评估中常用的计算毒理学模型软件

农药的大量使用为我国带来了严重的环境和健康问题,仅依靠传统生物测试和环境监测的方法已经不能满足农药风险评估的需要。利用计算毒理学模型,可以实现农药的高通量风险评估。本文主要介绍了农药环境风险评估中常用免费的EPI Suite、QSAR Toolbox和PBT Profiler等定量结构-活性关系(Quantitative Structure-Activity Relationship,QSAR)模型软件和SCIGROW、PRZM-GW、China-PEARL和EQC等环境多介质模型软件,以期能为农药的风险评估和科学管理提供参考。     

石墨烯纳米材料对哺乳动物的毒性及其作用机制

石墨烯是一种应用广泛的新兴非金属纳米材料，具有独特的电学机械性能、超大的比表面积以及潜在的生物相容性，在材料、电子、能源、光学以及生物医学等领域得到广泛应用。与此同时，石墨烯的环境行为和生物毒性也随之引起日益广泛的关注。本文通过对石墨烯纳米材料的动物毒性、细胞毒性、毒性影响因素和毒性机制等相关研究进展进行总结。石墨烯纳米材料可通过气管滴注、吸入、静脉注射、腹腔注射以及口服等方式进入体内，通过机械屏障、血脑屏障和血液胎盘屏障等积累在肺、肝、脾等部位引起急性或者慢性损伤；目前有关石墨烯毒性机制的研究主要集中于线粒体损伤、DNA损伤、炎性反应、凋亡等终点及氧化应激参与的复杂信号通路，不同石墨烯纳米材料的浓度、尺寸、表面结构和官能团等对石墨烯的生物毒性影响不同。鉴于当前该领域研究的局限性，对石墨烯纳米材料生物毒性研究的发展方向进行了展望，进而为石墨烯材料的安全应用提供理论借鉴和实践参考。     

计算毒理学在内分泌干扰物筛选上的应用和展望

内分泌干扰物通过干扰内分泌系统导致多种疾病,如生殖疾病、肥胖症甚至癌症。然而,面对环境中大量潜在的内分泌干扰物,传统的体外、体内评估方法由于成本高、耗时长等问题,难以实现内分泌干扰物的高通量筛查。计算毒理学逐渐发展成为被美国环保局(Environmental Protection Agency,EPA)、经济合作与发展组织(Organization for Economic Co-operation and Development,OECD)等机构所推荐的内分泌干扰物筛选与预测方法。本文综述了计算毒理学在内分泌干扰物筛选上的进展,主要包括分子对接和分子动力学模拟的应用,并对有害结局路径(adverse outcome pathway,AOP)的方法进行介绍和展望。     

Metal contents of marine turtle eggs (Chelonia mydas; Lepidochelys olivacea) from the tropical eastern pacific and the implications for human health

Concentrations of eight elements were measured in Chelonia mydas and Lepidochelys olivacea eggs collected along the Pacific coast of Panama. Manganese (Mn), iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), arsenic (As), cadmium (Cd), and mercury (Hg) concentrations were similar to previous reports of these species from around the world, while lead (Pb) was lower than previous reports. Cd posed the highest health risk to people who regularly eat the eggs, with average consumption rates leading to target hazard quotients (THQ) of up to 0.35 ± 0.15. Our conclusions indicate that current turtle egg consumption in isolated, coastal Pacific communities may pose a health concern for young children, and that youth and young adults should limit their consumption of turtle eggs to reduce their total intake of nonessential metals.     

抗生素药物诺氟沙星对锦鲤的毒性效应

为明确抗生素药物诺氟沙星对锦鲤的毒性效应,采用鱼类毒性试验方法,研究了诺氟沙星(Norfloxacin,NFLX)对锦鲤的急性毒性和亚急性毒性效应.结果表明,当NFLX暴露质量浓度达到1 000 mg/L时,NFLX对锦鲤无急性毒性.NFLK暴露15 d,在1 mg/L、5 mg/L、25mg/L和125 mg/L 4个组中,5 mg/L组锦鲤肝脏SOD活性在6d时达到最大(p＜0.01);125 mg./L组MDA含量在15 d时达到最大值(p＜0.01);25 mg/L、125 mg/L组锦鲤肝脏中MDA含量与暴露时间呈正相关,相关系数分别为0.938 1、0.953 5.各组GST活性和GSH质量比均受到不同程度的诱导,1 mg/L组NFLX可使鱼肝GST与GSH产生适应性反应;5 mg/L组诱导GST与GSH效应最为显著,呈现“钟形”变化趋势,5 mg/L很可能是NFLX对GST活性和GSH质量比影响的一个阈值或转折点.鱼肝GPT与GOT活性变化表现出一定的相似性,均呈现先升高后降低的变化规律,其中5 mg/L组被诱导效应最为显著(p＜0.01).5 mg/L很可能是锦鲤适应NFLX暴露和机体中生物酶发挥作用的一个转折点.比较上述抗氧化和转氨酶指标的敏感性和稳定性发现,在NFLX作用下,锦鲤肝脏中GST、GSH两个指标对NFLX的反应比SOD、MDA、GPT、GOT灵敏,变化规律稳定,更适合评价水环境中NFLX暴露的毒性效应.