左氧氟沙星在高锰酸钾体系中的转化行为

借助超高效液相色谱-飞行时间串联质谱技术,选择典型的喹诺酮抗生素左氧氟沙星为目标化合物,研究了其在高锰酸钾体系中的氧化转化行为.结果表明,左氧氟沙星在高锰酸钾体系中快速降解,高锰酸钾的高投加量和低p H有利于左氧氟沙星的转化.从转化体系中分离鉴定出9种主要转化产物,结合有机化学反应原理,分别提出了左氧氟沙星在酸性、中性、碱性条件下的转化路径.涉及的机理主要包括脱烷基、氧化等多种反应.SOS/umu遗传毒性测试结果显示随着体系中左氧氟沙星的去除,遗传毒性效应也明显降低,且与左氧氟沙星剩余浓度呈线性相关性,提示体系的遗传毒性效应主要由母体哌嗪环所致.     

左氧氟沙星在针铁矿-溶液体系存在形态对大肠杆菌的毒性效应

通过批试验研究了针铁矿存在时,左氧氟沙星对大肠杆菌的毒性效应以及吸附态的左氧氟沙星对微生物生长的影响.结果表明,中性条件下存在培养基时,左氧氟沙星在针铁矿上4 h可达到吸附平衡,吸附等温线符合Freundlich吸附方程,傅里叶变换红外光谱分析得出左氧氟沙星的羧酸基团和酮基基团与针铁矿表面发生络合作用;0.016 g针铁矿的存在一定程度上能够促进大肠杆菌的生长(约50%),随着针铁矿含量的变化(0—0.1 g),在扣除其生长促进的影响后左氧氟沙星对大肠杆菌的毒性作用仍显著减弱,由90%降低至60%.     

抗生素和纳米银对大肠杆菌的联合毒性和抗性突变诱导效应

抗生素和纳米银因在各自领域的大量应用而不可避免地进入环境中,对生态环境尤其是微生物群体构成联合暴露的风险,但是二者对细菌生长和耐药性的联合作用,目前受到的关注较少.本研究测定了两种抗生素（四环素和氯霉素）以及纳米银（10—15 nm）对大肠杆菌的联合毒性及对细菌抗性突变的诱导作用,并对相关机制进行了初步探讨.结果表明,抗生素和纳米银对细菌的联合毒性呈现协同效应,但是二者联合作用下细菌对利福平的抗性突变频率显著降低. DNA测序和分子对接结果表明,编码利福平靶标蛋白的rpoB基因发生点突变,导致突变后的靶蛋白与利福平的结合能降低.同时,qPCR结果表明抗生素和纳米银联合作用时,细菌胞内rpoS、dinB和mutS等基因表达显著上调,可能是抗性突变频率在联合作用下降低的主要原因.本研究揭示了抗生素和纳米银联合作用对细菌抗性突变的影响,有利于全面认识二者联合暴露的环境和健康风险.     

利用重组大肠杆菌SOS法评价污水厂出水的遗传毒性以及工艺去除效果

SOS/umu测试法被广泛应用于化合物和复杂混合物遗传毒性的评价,由于该技术所用菌种为致病菌且操作步骤繁琐等原因,制约了技术的推广应用。研究建立了基于重组大肠杆菌SOS效应的水质遗传毒性检测方法(专利号:ZL201110022476.1),应用该方法评价了某市4座污水厂出水的直接遗传毒性效应,同时以污水处理一厂为例考察了直接遗传毒性效应的季节变化规律以及不同的工艺对水中直接遗传毒性物质的去除情况。结果显示:各污水厂出水均表现出一定的直接遗传毒性,对应的4-NQO毒性当量浓度范围为0.018~0.514 mg·L-1;一年四季中夏季进出水直接遗传毒性效应最高,现有工艺中生化处理工艺段对直接遗传毒性去除效果最佳,去除率为33.33%。该方法操作便利、检测敏感性较高、操作危险性较低,可用于水中直接遗传毒性效应的测试。     

银系抗菌剂与有机抗菌剂对大肠杆菌的联合毒性效应

抗菌剂的长期滥用导致细菌耐药性问题不断加剧,这对人类的健康生存和长期发展构成巨大威胁.银系抗菌剂作为不易产生耐药性的无机抗菌材料,可以将其与有机抗菌剂联合使用以提高抗菌效果,从而达到减少抗菌剂滥用的目的.但由于有机抗菌剂的结构及单一作用机制不同,使得银系抗菌剂与其联合后会产生不同的抗菌效果,因此有必要研究银系抗菌剂与不...     

采用XPS研究镉在蒙脱石表面的吸附机理

采用XPS方法,通过对比吸附镉前后蒙脱石表面元素结合能的变化,对镉在蒙脱石界面吸附机理进行研究.结果表明,吸附镉离子后电子由镉离子向氧、铁、硅原子转移,Al基本没有参与配位.除表面配位的化学吸附作用外,镉离子还通过与蒙脱石层间阳离子进行交换吸附而进入蒙脱石的层间.     

杀虫双对土壤磷酸酶的毒性效应

采用模拟方法，对碱性、中性和酸性3类磷酸酶的杀虫双毒性效应进行了研究。结果显示：杀虫双强烈抑制碱性和酸性酶活性，达到了极显著负相关，表明酸性磷酸酶活可表征土壤杀虫双污染的程度；而中性磷酸酶对杀虫双的反应较为迟钝，生态毒性也较弱；不同生态区土壤的酶特征截然不，土和红壤中的主导酶类分别是碱性和酸性磷酸酶，揭示出生态环境对土壤酶特征具有决定性的影响。图2表4参6     

复杂环境条件下富勒烯的微生物毒性效应

考察了光照、腐殖酸(HA)、共存污染物对富勒烯胶体悬浮液(nC60)的微生物毒性影响.研究结果表明,黑暗条件下2 h内7 mg·L-1的nC60、3—20 mg·L-1的HA、1.2 mg·L-1的1,2,4,5-四氯苯(TeCB)单独及其联合体系对埃希氏大肠杆菌(E.coli)均不产生急性毒性;光照条件下nC60悬浮液能通过滤光效应对E.coli起到保护作用;虽然HA不同加入方式改变了nC60形貌,但是在对E.coli毒性效应上并无差异;TeCB会与光照产生协同毒性效应,但是相同条件下TeCB与nC60混合体系所表现出的抑菌效应与单纯nC60体系相当,即复合污染体系中nC60的存在遮蔽了TeCB对微生物的毒性作用.复杂环境条件下富勒烯并不一定表现出普遍认为的毒性效应,其滤光作用反而会在一定程度上保护微生物免受光照及其他有毒物质的毒性影响.     

新型抗菌剂——群体感应抑制剂与传统抗菌剂对大肠杆菌的联合毒性效应

群体感应抑制剂(QSIs)作为一种抗生素的可能代替品,具有广阔的应用前景.一些研究指出QSIs与传统抗菌药物联合使用可以在提高药效的同时降低细菌耐药性.随着QSIs使用量地逐渐增大,在环境中可能与传统抗菌剂以混合的形式存在,因此有必要研究QSIs与传统抗菌剂的潜在联合毒性效应.但是,在目前的相关联合毒性效应研究中,被研究的传统抗菌剂种类有限,传统抗菌剂与QSIs的联合毒性效应可能由于传统抗菌剂的不同而发生改变.本文以大肠杆菌为受试生物,以磺胺和银类抗菌剂作为传统抗菌剂的代表,研究了两类传统抗菌剂与QSIs的二元以及三元联合毒性效应.结果表明,在磺胺-QSIs的30组二元联合毒性效应中,有24组表现为拮抗,6组表现为相加;在银类抗菌剂-QSIs的10组二元联合毒性效应中,有6组表现为拮抗,4组表现为相加;在磺胺-银类抗菌剂-QSIs的60组三元联合毒性效应中,有47组表现为拮抗,13组表现为相加.通过对比2种银类抗菌剂与QSIs的二元联合毒性效应,可以看出2种银类抗菌剂提供制毒部分的可能均为银离子;并且由于银类抗菌剂能最快地进入细菌细胞并完成与巯基的结合进而发挥药效,所以在三元混合中,银类抗菌剂可能起主要作用.     

抗生素与LED209对大肠杆菌的联合毒性机制

抗生素是一把双刃剑,在提高医疗水平的同时会促进抗性基因的发展。群体感应抑制剂(quorum sensing inhibitors,QSIs)可有效地避免这一缺陷,有望成为抗生素的替代品而与抗生素有环境共存的可能,但目前尚缺乏它们的联合毒性机制及其相关的环境风险评价研究。本文以大肠杆菌为受试生物,测定了群体感应抑制剂N-苯基-4-(3-苯基硫代脲基)苯磺酰胺(LED209)与5种抗生素的单一和二元联合毒性。结果表明,LED209与5种抗生素的联合毒性作用均表现为拮抗,推测是LED209通过影响鞭毛合成,减弱了抗生素对大肠杆菌的生物有效性;同时通过拆分分子式,发现了拮抗作用可能源于LED209分子式中的含苯基和硫代脲基的L1分子,因此建议未来在LED209药物优化时,应尽可能的保留L1部分的基团,从而保证混合体系的最小环境风险。本研究不仅为联合用药提供依据,而且从环境风险评价角度为抗生素替代品LED209的结构优化提供理论指导。     

磺胺类化合物对大肠杆菌突变QSAR预测模型初探

抗生素被广泛应用于医疗、农业和畜牧业等领域,但是长期滥用会促进细菌的突变作用。本文以大肠杆菌(E.coli)为受试生物,测定了10种磺胺类抗生素(SAs)单一暴露时对E.coli的突变效应,采用物化参数Ebinding(抗生素与其靶蛋白的相互作用能力)与突变效应参数lgRC0-2(最高可观测突变促进效应浓度)或lgRCmax(突变促进率最大值对应的浓度),建立了突变效应的QSAR模型,并采用雷达图进行验证。结果表明,lgRC0-2与Ebinding模型和lgRCmax与Ebinding、DMG(偶极矩)模型的拟合系数R2分别是0.888、0.873,即lgRC0-2或lgRCmax与Ebinding相关性均较好,可能由于磺胺类化合物(SAs)会作用于叶酸合成通路,影响嘌呤、嘧啶碱基的合成,从而对E.coli的突变具有促进效应,且雷达图验证表明,上述2个模型均具有良好的内部预测能力。本研究有望为抗生素使用带来的生态风险评价以及药物设计提供相关指导。     

群体感应抑制剂与磺胺甲恶唑、盐酸强力霉素对大肠杆菌的联合毒性及其机制初探

群体感应抑制剂(QSIs)具有不产生抗药性的特点,从而被作为抗生素的可能替代品,具有广阔的应用前景,因此其存在着与传统抗生素环境联合暴露的可能,但是目前尚缺乏相关联合效应的研究。本文以大肠杆菌(Escherichia coli)为受试生物,测定了7种QSIs(DL-焦谷氨酸、N-乙烯基吡咯烷酮、呋喃酮乙酸酯、2-甲基四氢呋喃-3-酮、3,4-二溴-2(5H)-呋喃酮、(R)-3-吡咯烷醇、D-脯氨醇)分别与磺胺甲恶唑(SMX)和盐酸强力霉素(DH)的二元联合毒性,并初步探讨了它们的联合作用机制。结果表明,前5种QSIs作用于AI-2类信号分子介导的群体感应系统,与AI-2类信号分子竞争结合LsrB蛋白,此通路与SMX、DH的作用通路互不影响,因此联合效应为相加;后2种QSIs作用于AI-1类信号分子介导的群体感应系统,与AI-1类信号分子竞争结合SdiA蛋白,而SMX、DH的作用可能刺激SdiA蛋白的表达,从而需要消耗更多的QSIs与SdiA结合,因而联合效应为拮抗。本实验研究可为传统抗生素与QSIs联合暴露的生态风险评价提供一定理论基础。     

磺胺和四环素类抗生素对大肠杆菌联合突变效应的研究

抗生素的滥用造成的环境安全问题已不可忽视,关于抗生素联合毒性效应研究较多,但联合突变效应研究较少。因此,本文以大肠杆菌为受试生物,研究了2种磺胺类抗生素(磺胺氯哒嗪(SCP)、磺胺二甲嘧啶(SMZ))和3种四环素类抗生素(二甲胺四环素(MH)、盐酸四环素(TH)和盐酸强力霉素(DH))单一及联合暴露时对大肠杆菌的突变效应。结果表明:在单一暴露下,磺胺类抗生素会促进大肠杆菌的突变效应,四环素类抗生素没有明显的促进作用;联合暴露下,磺胺类抗生素对大肠杆菌突变效应为相加,磺胺和四环素类抗生素对大肠杆菌突变效应为拮抗。本研究初步探索了抗生素对大肠杆菌的联合致突变风险,为今后环境中抗生素混合暴露的生态风险评价和抗生素污染控制标准制定提供一种理论支撑。     

Analysis of antibiotic resistance of Escherichia coli isolated from the Yitong River in North-east China

The concentrations of four types of antibiotics in the Yitong River were detected. The concentration of total coliforms in summer was higher than that in spring. There was a seasonal difference in antibiotic resistance of E. coli. The E. coli in the Yitong River was found to have multiple antibiotic resistance. The Yitong River is one of the largest secondary tributaries of the Songhua River. The area where the Yitong River flows is densely populated and contains the livestock and poultry breeding areas of north-east China. These areas introduce a high risk of antibiotic contamination. In this study, the concentrations of four types of typical antibiotics including quinolones, tetracyclines, sulfonamides, and trimethoprim were determined by solid phase extraction-high performance liquid chromatography. The antibiotic resistance of Escherichia coli caused by antibiotic pollution was investigated. The concentration of total coliforms in the Yitong River was detected by the plate counting method. The antibiotic resistance of E. coli to quinolones, tetracyclines, sulfonamides, and trimethoprim was analyzed by the Kirby-Bauer method. The results showed that the concentration of total coliforms in the summer was higher than that in the spring. There was a seasonal difference in the resistance rate of E. coli to antibiotics except trimethoprim. The antibiotic resistance to fluoroquinolones was relatively low. The resistance rate to tetracyclines was higher during the summer. Moreover, resistance to several antibiotics was observed in all sections. This study provides basic data for research on pollution characteristics and prevention of antibiotic exposure in rivers.     

Characteristics of two transferable aminoglycoside resistance plasmids in Escherichia coli isolated from pig and chicken manure

pRKZ3 is a non-conjugative IncQ plasmid, while pKANJ7 is a conjugative IncX plasmid. The optimal mating time of pKANJ7 varied under different conditions. Both of the two transferable ARPs had little impact on the growth of their hosts. A relatively high level of fitness cost was observed for pKANJ7. The fitness cost of ARPs depended on their hosts. Plasmid-mediated antibiotic resistance genes (ARGs) have recently become a more prominent concern in the global environment. However, the prevalence of aminoglycoside resistance plasmids in the livestock industry is under reported. In this study, two transferable aminoglycoside resistance plasmids, pRKZ3 and pKANJ7, isolated from pig and chicken manure, were characterized. Results showed that pRKZ3 (8236 bp) is a non-conjugative IncQ plasmid and contains genes encoding for plasmid replication and stabilization (repA, repB and repC), mobilization (mob), and antibiotic resistance (arr-3 and aacA). pKANJ7 (30142 bp) is a conjugative IncX plasmid which codes for a type IV secretion system (T4SS). Conjugative transfer experiments showed that the optimal mating time of pKANJ7 was 8 h under the starvation condition, but the number of tranconjugants increased with time under the nutrient condition. Statistical analysis indicated that the two plasmids had little impact on the growth of their hosts, but a relatively high level of fitness cost due to pKANJ7 was observed. We also found that the fitness cost of plasmids depended on their hosts. Compared with pKANJ7, the relative fitness cost index of pRKZ3 varied within a narrow range during the 10 days of competition. The low level of fitness cost of pRKZ3 might contribute to the persistence of the plasmid in the environment. Our study provides new information for understanding the characterizations of antibiotic resistance plasmids (ARPs) in manure sources and helps to clarify the transfer and persistence of ARPs in the environment following the application of manure.     

鸡、猪粪便源大肠杆菌对4种抗生素耐药性的比较

以琼脂稀释法对67株鸡源大肠杆菌及61株猪源大肠杆菌进行最低抑菌浓度(MIC)测定,并以SPSS分别进行卡方检验和Probit模型估算,分析不同来源大肠杆菌耐药差异显著性及不同抗生素的半数抑菌浓度(MIC50),以期对不同畜禽粪便来源的大肠杆菌耐药差异进行详细准确的探讨。结果显示,鸡源大肠杆菌对头孢噻肟、诺氟沙星、环丙沙星和四环素耐药率分别为98.51%、68.66%、56.72%和100%,猪源大肠杆菌对头孢噻肟耐药率为88.52%,对诺氟沙星、环丙沙星和四环素则100%耐药。除四环素,鸡源、猪源大肠杆菌对诺氟沙星、环丙沙星、头孢噻肟的耐受差异显著(P0.05),51%的鸡源大肠杆菌和89%的猪源大肠杆菌均呈4重耐药。SPSS分析结果表明,Probit模型估算结果优于当前MIC50常规计算方法,头孢噻肟、诺氟沙星、环丙沙星和四环素对鸡源大肠杆菌MIC50分别为40.031μg·m L~(-1)、40.020μg·m L~(-1)、2.683μg·m L~(-1)和101.418μg·m L~(-1),对猪源大肠杆菌MIC50分别为8.724μg·m L~(-1)、56.044μg·m L~(-1)、31.214μg·m L~(-1)和130.915μg·m L~(-1)。回归方程显示环丙沙星对鸡源大肠杆菌抑制作用最强;高于40.031μg·m L~(-1)时,诺氟沙星抗菌作用弱于头孢噻肟,低于120.23μg·m L~(-1)时,诺氟沙星抗菌作用强于四环素;头孢噻肟、环丙沙星、诺氟沙星和四环素对猪源大肠杆菌的抑菌作用则呈递减趋势。同时验证了诺氟沙星和环丙沙星属同种作用机制,基于Probit模型计算更简单、快速、直观。研究结果可为畜禽养殖中大肠杆菌的耐药差异监控提供一定的数据基础。     

群体感应信号分子存在下磺胺对大肠杆菌生长、突变及R388质粒接合转移的影响

抗生素的滥用使细菌耐药性问题日益突出,给许多疾病的预防与控制增加了难度。基因突变和质粒接合转移是细菌获得抗生素抗性基因的主要方式,许多研究围绕抗性基因来展开,但是关于群体感应对于抗性基因产生和传播的影响鲜有报道。本文以大肠杆菌(Escherichia coli)为模式生物,群体感应信号分子N-(β-酮己酰)-L-高丝氨酸内酯(3-oxo-C6-HSL,C6)和3种磺胺类抗生素(磺胺嘧啶、磺胺甲恶唑、磺胺氯哒嗪)为研究对象,测定了其对大肠杆菌生长效应、突变效应及接合转移效应的影响。结果表明:C6不影响磺胺对大肠杆菌的生长抑制率,但能够削弱磺胺对大肠杆菌突变的促进作用,并且能增强磺胺对大肠杆菌R388质粒接合转移的抑制作用。本文为从群体感应角度研究大肠杆菌耐药性的产生与传播提供新思路。     

零价纳米铁对大肠杆菌的毒性效应

以大肠杆菌为研究对象,通过检测尺寸为20 nm的零价纳米铁暴露下大肠杆菌形貌、生长曲线和细胞内酶活性的变化,研究了零价纳米铁对大肠杆菌的毒性效应,并探讨了其可能的毒性机制.用透射电镜(TEM)观察零价纳米铁与大肠杆菌(JM109)接触后细胞的形态变化;用0、112、560和1 120 mg·L-1的零价纳米铁染毒大肠杆...     

节球藻毒素对斑马鱼胚胎发育的毒性效应

研究了节球藻毒素对斑马鱼(Danio rerio)胚胎的急性毒性效应。采用水浴染毒法,将受精后2h的斑马鱼卵分别暴露于含有0、50、100、200、400、800、1600及3200μg·L-1节球藻毒素的试液中,显微观察不同浓度节球藻毒素对斑马鱼受精卵及其胚胎发育过程的影响,并通过累计孵化率、死亡率、发育畸形率的比较,评价节球藻毒素对斑马鱼胚胎的发育毒性。结果显示:随着节球藻毒素浓度的增加,斑马鱼胚胎的孵化率降低、死亡率和畸形率增加。与对照组比较,浓度≥1600μg·L-1的实验组胚胎发育明显迟缓。浓度≥400μg·L-1时,胚胎孵化率显著降低,72hpf的孵化率由对照组的87%降低到高浓度组(3200μg·L-1)的7%。浓度≥800μg·L-1时,斑马鱼的死亡率、畸形率明显升高;144hpf的死亡率由对照组的7%增加到73%;144hpf的畸形率由对照组的0%增加到93%,畸形主要表现为脊柱弯曲,心包囊肿,尾畸弯曲等。节球藻毒素暴露48hpf对斑马鱼半致死浓度LC50为2572.76μg·L-1,暴露144hpf时为1056.33μg·L-1。节球藻毒素对斑马鱼早期生命发育阶段有一定的抑制效应,高浓度亦会导致死亡。