环境污染物与肠道菌群互作关系的研究进展

随着城市化和工业化的快速发展,大量污染物进入到环境中,这些污染物在食物链中传递和放大,最终对人体健康产生危害。环境污染物通过摄食进入消化道,影响肠道微生物稳态,进而危害宿主健康。目前大部分研究主要集中在环境污染物对肠道微生物的丰富度和多样性的影响,而对环境污染物、肠道微生物和宿主健康互作关系的研究鲜有报道。本文综述了环境污染物包括重金属、持久性有机污染物、农药、微塑料、抗生素及其抗性基因等对肠道微生物菌群结构及其代谢活动的影响,阐明了环境污染物诱导肠道菌群失衡而致病的关键步骤,为肠道微生物毒理学评价提供新的研究思路。     

典型环境污染物对肠道菌群的影响及机制研究进展

随着环境污染日益严重,国内外有关环境污染物导致健康风险的毒性机制研究已引起广泛关注.然而,环境污染物对机体肠道菌群结构、功能的改变及其对毒性效应的调控作用研究尚处起步阶段.本综述在归纳近年来国内外人体及模式生物的肠道菌群研究进展的基础上,重点阐述了以重金属污染物、微纳米颗粒污染物、持久性有机污染物以及抗生素为代表的典型...     

肠道微生物群和水生毒理学: 环境健康的新概念

高通量测序技术极大地方便了深度考察不同种群中宿主相关微生物群的组成和功能。研究表明微生物在动物包括人类的健康和疾病发病中扮演着必要的角色。微生物已成为环境毒理学中新兴的重要研究主题。这是因为微生物在免疫系统中起着重要的交互的作用,同时在化学解毒中也有作用。污染物扰动肠道微生物,引起胃肠组织的病理生理变化,导致一系列系统效应,致使营养摄入变差和肠道发炎。本文检索了关于环境污染物对水生物种微生物影响的文献,重点关注了肠道微生物。我们强调了脊柱动物宿主中的一些已知的肠道上皮细胞的主要蛋白,这些均是化合物破坏的靶标,这些蛋白可以与微生物直接对话。我们提出了一个有害结局路径(adverse outcome pathway)的总体框架,将肠道生态失调作为有害效应终点事件的主要贡献因子。我们展示了两个案例研究,分别是(1)纳米材料;(2)碳氢化合物,我们参考了Deepwater Horizon港口的石油泄漏事件, 生态失调在案例中展示了微生物的考察如何改善有害结局的研究。最后,我们提出了一些策略以建立化合物诱导的肠道生态失调与有害结局的关联。我们通过实验建立了特定微生物与肠道生态失调的关联。对毒物与微生物关系的深入研究将成为改善动物及人类健康的重大突破。 精选自Ondrej Adamovsky, Amanda N. Buerger, Alexis M. Wormington, Naomi Ector, Robert J. Griffitt, Joseph H. Bisesi Jr., Christopher J. Martyniuk. The gut microbiome and aquatic toxicology: An emerging concept for environmental health. Environmental Toxicology and Chemistry,2018,37:2758-2775.
详情请见 https://doi.org/10.1002/etc.4249
     

重金属影响中枢神经系统的微生物-肠-脑轴途径

人类生产活动排放出的过量重金属直接危害人体健康.目前,有关重金属诱导中枢神经系统疾病发生的研究受到越来越多的关注,经胃肠道吸收是重金属进入人体的主要途径之一,而肠道作为人体内最大的微生态系统,对维持神经系统的正常功能具有重要的生物作用.本文对表征肠道微生物多样性改变的测序方法,以及环境中广泛存在的重金属锰(Mn)、铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)通过影响微生物-肠-脑轴造成神经系统疾病的潜在机制进行总结,并对重金属等污染物基于肠道微生物引发神经系统疾病的预防和治疗进行展望.     

肠道微生物受环境污染的影响及其对宿主疾病的调控作用

宿主肠道内存在的大量微生物与其健康状况直接相关,这些微生物是人和动物健康成长不可或缺的。肠道微生物通过多种途径调节人体生理功能的同时也受到人体内外环境的影响。因此,分析建立肠道微生物、相关疾病的产生原因和作用机制以及环境影响因子之间的联系具有重要意义。本文首先针对肠道微生物对人体的物质与能量代谢、先天和获得性免疫、胃肠道功能等方面的影响进行综述。然后重点分析了近年来有关肠道微生物对环境污染所致健康效应的影响及作用机制的研究进展。以期加深肠道微生物与人类健康之间相互作用机理的理解,并为环境毒理学与肠道微生物之间关系的研究提供新的思路。     

根际环境与土壤污染的植物修复研究进展

土壤污染的植物修复通常与植物根际微生物紧密相关。根际微生物群落变化与土壤污染物在根际环境中的动态，可能是对土壤污染成功进行植物修复的基本过程。可见根际环境在土壤污染的植物修复中具有明显的重要作用。文章介绍了有关重金属在根际环境中的动态、有机污染物在根际环境中的降解转化、土壤重金属污染与土壤有机污染的植物修复研究进展。     

前哨动物在环境污染物人体健康风险评价中的应用

前哨动物能够在污染物对生态系统或人体健康产生明显影响之前做出反应,所以利用前哨动物能够对环境污染的健康风险做早期预报,同时可提供环境中污染物种类、污染水平、生物可利用性、富集代谢等多方面的信息.虽然来自前哨动物的信息不能直接外推于人,但由于动物和人体结构和功能的相似性,这些信息可作为污染物对人体作用的早期警报.论文对作为前哨动物的某些鱼类、两栖动物和哺乳动物在环境污染物人体健康风险评价中的应用进行了简要概述,讨论了它们作为前哨动物各自的优缺点和适用范围,最后建议在国内大力开展前哨动物生态毒理学调查,以促进人体健康风险评价工作.     

扫描/透射电子显微技术在土壤环境微生物相互作用超微结构研究中的应用进展

超微结构技术与土壤和微生物等学科的交叉融合,使得相关研究的尺度向着更直观与更微观的两极方向延伸.微生物与土壤组分的相互作用贯穿于整个土壤多相微界面体系,是土壤中最具活力的因子,深刻影响着环境污染物的迁移转化及归趋行为.扫描和透射电子显微技术的结合能够将土壤与微生物组成的高活性超微界面体系可视化,是当今土壤界面化学研究的前沿方向.介绍扫描和透射电子显微技术结合能谱、高角度环形暗场像、电子衍射分析等手段的基本原理和其应用于环境微生物领域的制样要求;综述应用扫描/透射电子显微技术研究环境胁迫下微生物的形态变化特征、微生物与土壤固相组分的作用、微生物与微生物之间交互作用的超微结构特征,以及结构和形貌观测及化学成分分析;通过扫描/透射电子显微技术揭示土壤微生物与污染物的作用机制,跟踪环境污染物的转化和迁移特征.已开展的研究发现,微生物容易附生于土壤颗粒表面,且通过调整自身细胞表面结构,改变自身转运有机物的通道,从而代谢污染物;共培养模式具有协同效应,在降解有毒有机污染物和处理废弃物方面效率更高,从而加速土壤中污染物的转化与降解过程.此外,还总结了通过扫描/透射电子显微技术如何深入挖掘有生命土壤的超微界面作用机理,展望扫描/透射电子显微技术未来的可能研究方向,期望能进一步促进土壤微生物技术在环境修复领域的深入发展与广泛应用.     

环境蛋白组学及污染物分子毒性检测技术

环境蛋白组学是蛋白组学与环境科学交叉融合的新兴学科,研究污染环境与蛋白组之间的相互作用规律与检测技术方法.环境蛋白组学的发展,取决于双向凝胶电泳、质谱、蛋白质芯片和生物信息学等技术的完善与应用.综述环境蛋白组学的主流技术,介绍环境蛋白组学技术在污染物分子毒性检测中的应用,探索污染物与蛋白组之间的相互作用机理,是人体与环境健康科技发展的起步过程.     

机器学习在抗生素的鉴定识别、微生物作用机制以及去除效果评估中的应用研究进展

抗生素在医疗卫生、养殖业等领域的广泛应用导致其随着医疗废弃物、废水等进入到自然环境并对人体健康和生态环境造成不利影响,而系统分析环境中残留抗生素的种类、明确其与微生物的作用机制以及开展不同处理方法的效果分析,对于准确评估抗生素的风险和控制其不利影响具有重要意义.作为一种辅助手段,机器学习算法在大量数据解析的基础上可进行结果评估和预测,因此可高效、低成本分析环境污染物的行为特征.基于此,本文综述了机器学习算法在抗生素鉴定识别、微生物作用机制和去除效果评估预测方面的应用现状,并概括了不同算法的应用特点和局限性.鉴于机器学习当前在抗生素研究中的重要作用,为其未来研究方向和发展提出展望,如在其它新兴污染物的环境行为、效应及控制等方面的应用.     

基于模式生物秀丽隐杆线虫的环境污染物生殖毒性研究进展

由于人类社会的发展,环境污染也越来越严重,研究环境污染物对生态及人类健康的影响极为重要。生殖系统是人和动物繁衍后代的重要系统,常见环境污染物对生殖系统的影响正引起研究人员的广泛关注。秀丽隐杆线虫具有身体透明、品系丰富和遗传背景清楚等优点,为生殖毒理学研究提供了一个便利的平台。以秀丽隐杆线虫为模型已对多种环境污染物的生殖毒性进行了评价。本文重点叙述了重金属、纳米材料、有机物等化学污染,辐射、磁场等物理污染,以及病毒等生物污染对秀丽线虫生殖系统的影响,并归纳讨论了环境污染物造成生殖功能障碍的几种主要机制,如氧化应激、DNA损伤、内质网应激以及神经损伤等,但不同类型污染物的毒性效应与其自身的物化性质紧密相关。环境污染物诱导的生殖毒性中不同响应机制之间的关联性、不同发育阶段的敏感性差异、污染物的传代效应以及有效的缓解方式的筛选等都有待进一步的开展。     

核受体超家族及其酵母双杂交检测技术

环境污染物的内分泌干扰问题近年来引起了极大的关注,大量研究证实:核受体是内分泌干扰的重要作用位点.论文在总结国内外相关研究基础上,对生物体内核受体超家族的组成、结构特征、作用模式进行了概括总结;对环境内分泌干扰物干扰核受体超家族最新研究进展给予了评述;对酵母双杂交检测技术的原理及其在核受体超家族和环境内分泌干扰效应研究中的应用进行了探讨,指出应将酵母双杂交检测技术与核受体超家族研究相结合,建立成组重组核受体基因双杂交酵母体系,应用于多种内分泌干扰效应和作用机制的系统研究.     

The abatement of major pollutants in air and water by environmental catalysis

This review reports the research progress in the abatement of major pollutants in air and water by environmental catalysis. For air pollution control, the selective catalytic reduction of NO _x (SCR) by ammonia and hydrocarbons on metal oxide and zeolite catalysts are reviewed and discussed, as is the removal of Hg from flue gas by catalysis. The oxidation of Volatile organic compounds (VOCs) by photo- and thermal-catalysis for indoor air quality improvement is reviewed. For wastewater treatment, the catalytic elimination of inorganic and organic pollutants in wastewater is presented. In addition, the mechanism for the procedure of abatement of air and water pollutants by catalysis is discussed in this review. Finally, a research orientation on environment catalysis for the treatment of air pollutants and wastewater is proposed.     

我国持久性有机污染物人体负荷研究进展

持久性有机污染物所造成的污染已经成为全球性的环境问题.关于由其污染导致的环境和健康损害的研究是当前环境科学的热点之一.我国正处在经济快速发展时期,环境污染对居民健康的潜在危害尤其值得关注.本文对近年来有关我国居民持久性有机污染物的人体负荷的研究进展进行综述,为我国进一步开展相关研究提供参考.     

大气颗粒物暴露与健康效应研究进展

大气颗粒物一直是影响我国大多数城市空气质量的首要污染物,且呈现出与欧美不同的煤烟、机动车尾气以及开放源复合型污染并存的高浓度污染态势,已有研究发现颗粒物的短期或长期暴露均会对人体产生不良的健康效应。本文从环境科学、暴露科学、环境流行病学和环境毒理学研究等方面系统综述了大气颗粒物健康效应研究的方法和进展,可为我国的大气颗粒物健康效应研究与大气颗粒物环境质量标准的修订提供方法学参考和经验借鉴。目前我国PM10污染尚未得到有效控制,细颗粒物(PM2.5)的污染也已引起关注,建议在不同区域开展空气污染健康效应的系统研究。     

太湖重污染湖区和水源地水质概况及藻毒素污染环境风险

近年来太湖流域局部水质状况有所改善,但太湖藻型生境条件还未根本改变,水污染防治任务依然艰巨。确保太湖湖体水质稳定达标,尤其是加强对太湖重点湖区和水源地重点污染物的调查研究十分重要。在此背景下,本文调研了太湖重点湖区和水源地水质概况、藻毒素污染时空分布特征、环境影响因子和迁移转化规律,并总结了藻毒素的环境和健康风险研究的最新进展,指出了太湖西部湖区和饮用水源地的主要环境风险,以及未来太湖藻毒素污染相关研究需解决的关键技术问题,以期为促进太湖流域重点污染物的控制和治理,确保太湖饮用水源地安全提供有益借鉴。     

环境分析化学发展战略研究

环境分析化学是环境化学的一个重要分支.本文报导环境分析化学的研究领域,对象,国内外研究工作的发展趋势以及环境分析方法和环境监测仪器等。近年来,在污染物的超痕量分析、环境标准参考物的制备以及环境分析监测技术自动化方面都有较大的进展,对推动研究污染物的来源、毒性和含量,为最终控制和改造环境起到了推动作用,环境科学的发展在一定程度上依赖于环境分析化学所取得的成就。 在研究国内外工作动向的基础上,我们提出了环境分析化学的中近期研究方向,其中包括有机污染物和元素化学形态定值的环境标准参考物质、无机毒物的形态分析、分析技术的联用,有毒污染物的系统分析、我国优先监测污染物名单的制定、新型采样器,以及监测技术自动化研究等方面,以供从事这方面工作的领导和科研人员参考。     

代谢组学技术在环境毒理学研究中的应用

代谢组学作为系统生物学的一部分,通过考察机体受刺激后体液或组织中内源性代谢物的动态变化规律,并结合生物信息统计方法,可系统全面地揭示内因和外因作用于机体的毒性效应和机制。代谢组学技术具有快速、灵敏度高、选择性强的特点,逐渐在低剂量环境污染物长期暴露的毒性效应评估方面发挥出优势。本文综述了代谢组学技术的主要研究手段,在毒理学研究中的发展历程和优点,以及在环境毒理学研究中的应用及前景展望。重点讨论了代谢组学技术在重金属和持久性有机污染物(POPs)毒性评估以及环境胁迫耐受性评价中的应用。