外加碳源对抗生素诱导大肠杆菌Hormesis效应的调控作用

抗生素对细菌通常表现出“低促高抑”的Hormesis效应,这显著影响了抗生素的生态风险评估。目前关于抗生素诱导细菌Hormesis效应的研究多集中于单一碳源条件,针对多种碳源共存条件的相关研究还十分有限。因此,为进一步探究外加碳源对抗生素诱导细菌Hormesis效应的影响,本文以大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)为受试生物,在外加不同浓度葡萄糖的Mueller-Hinton培养基中测定了盐酸四环素(tetracycline hydrochloride,TCH)和2(5H)-呋喃酮(2(5H)-furanone, 2F)2种抗生素单一及联合暴露对E.coli生长的毒性效应,并分析了外加葡萄糖与抗生素对E.coli生长的交互效应。结果表明,TCH和2F单一及联合暴露均能诱导E.coli产生Hormesis效应,随着外加葡萄糖浓度的升高,TCH、2F和TCH+2F在低浓度下对E.coli生长的促进作用逐渐增强,最大促进率分别由47.66%、9.08%、5.63%增加到158.65%、40.20%、21.30%;在高浓度下对E.coli生长的抑制作用逐渐减弱,EC     

中药抗菌剂对费氏弧菌的单一及联合毒性效应

抗生素滥用所导致的环境问题日益受到人们的关注,寻找传统抗生素的可能替代品迫在眉睫.从中药中提取的具有抗菌活性的化合物(简称中药抗菌剂)因具有资源丰富、抗菌谱广和不良反应低等特点,有望成为未来替代抗生素的关键.因此,有必要探究中药抗菌剂的毒性效应,这可以对未来中药抗菌剂使用后的生态风险提供指导.本文以费氏弧菌作为模式生物,分别测定了大黄素(emodin,EMO)、大黄酸(rhein,RH)、芦荟大黄素(aloe-emodin,AE)和双氢青蒿素(dihydroartemisinin,DHA)4种中药抗菌剂对费氏弧菌的单一和多元联合毒性,同时进行了抑菌作用机理的初步讨论.结果 表明,4种中药抗菌剂对费氏弧菌的生物荧光均能产生较为明显的抑制作用,毒性排序是EMO＞RH＞AE＞DHA.而当EMO、RH、AE和DHA混合暴露时,混合物在高浓度区间的联合毒性作用模式均为拮抗,推测是受试中药抗菌剂之间互相竞争性地对NADH脱氢酶产生抑制作用,从而导致对发光反应的抑制作用较单一暴露时减弱.本研究对未来中药抗菌剂单一及联合毒性效应的研究具有积极的推动作用,有望为今后中药抗菌剂的生态风险评价提供参考.     

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...     

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.     

链霉菌S227抗耐药性物质的分离及其活性研究

在抗耐药性活性筛选过程中,发现分离自四川峨嵋山森林土壤的一株链霉菌S227(Streptomyces sp.)的发酵液具有抗细菌抗生素耐药性生物活性.利用已建立的抗耐药性的活性检测方法(专利号:ZL01128969.4)[1]为跟踪手段,采用有机溶剂萃取、硅胶柱层析以及薄层层析等方法,对该菌发酵液中抗耐药性活性物质进行分离纯化,得到了具有抗耐药性的活性单体S227-4,初步鉴定为四聚糖.利用MIC法对该样品的抗耐药活性进行研究:在证明该样品本身不具有抗菌活性的基础上,以临床分离的耐药菌株为指示菌,考察了该样品与抗生素联合使用时对耐药菌抗生素MIC(最小抑菌浓度)值的影响,结果表明,S227-4在不影响耐药菌生长的浓度下与不同的抗生素联合使用,可以明显提高不同耐药菌对不同抗生素的敏感性,如S227-4(200μg/mL)可以使S.aureus12334对红霉素的敏感性提高128倍.图2表2参8     

磺胺与群感抑制剂对大肠杆菌的联合毒性机制初探

以大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)为模式生物,磺胺及3种群体感应抑制剂(QSI)为研究对象,测定其单一毒性和联合毒性,采用分子对接技术初步探索了磺胺和QSI对E.coli的单一及联合毒性效应机制.结果显示,其联合毒性效应多表现为拮抗,推断可能是由于磺胺促进E.coli的Sdi A蛋白的表达,后者与QSIs结合,减少其生物有效剂量,导致拮抗效应.该研究为抗生素联用及抗生素的环境联合生态风险评价提供一定的理论依据和技术支持.     

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。     

氧化石墨烯纳米银复合材料的制备及其抗菌性

以柠檬酸钠为还原剂通过简单的超声加热处理,原位制备出氧化石墨烯纳米银复合材料.采用X射线光电子能谱、紫外可见吸收光谱、透射电子显微镜等手段对氧化石墨稀纳米银复合材料进行表征.结果表明纳米银呈球状均匀分布在氧化石墨烯表面.以大肠杆菌(MG1655)为模型菌,通过细菌生长动力学试验及荧光染色试验评价了氧化石墨烯纳米银复合材料的抑菌性能.结果表明,氧化石墨烯复合材料对大肠杆菌有较强的抑菌效果,且其卓越的抑菌效果是通过氧化石墨烯纳米银材料的协同作用来完成的.因此,氧化石墨烯纳米银是一种非常有效的抑菌材料.     

耐药菌的环境分布、传播及新型抗菌技术研究进展

抗生素的广泛使用导致细菌耐药性增加、多重耐药菌菌群数量急剧增多,严重威胁着人类生命健康.环境中耐药菌（ARB）及耐药基因（ARGs）的存在给临床治疗耐药菌感染带来了巨大挑战.有关医院中常见耐药致病菌的研究已有很多,尚缺乏环境中耐药菌的分布、传播及新型耐药菌抗菌技术等的相关研究.本文综述了耐药菌的环境分布特征及其传播机制,概述了新型抗菌技术及其应用,最后展望了有关环境耐药菌研究的未来发展方向.     

立方体和八面体微/纳米氧化亚铜对大型水蚤(Daphnia magna)的氧化胁迫和生理损伤

为了实现特定的功能和应用,越来越多不同结构特性的纳米材料逐渐被人们精确合成。一些研究指出纳米材料的物理化学特性能够显著影响纳米材料对水生生物的毒性作用,但是对于不同特性的纳米氧化亚铜的毒性研究依然比较缺乏。本研究制备了2种不同形貌和结构的微/纳米氧化亚铜(micro/nano-Cu_2O)晶体,通过对大型水蚤(Daphnia magna)进行72 h的急性暴露实验,测定了大型水蚤体内还原型谷胱甘肽(GSH)的含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和钠/钾腺苷三磷酸酶(Na+/K+-ATPase)的活性变化。结果表明在2种不同特性的微/纳米氧化亚铜暴露体系中,大型水蚤体内Cu的积累量差别不大,但是不同结构的micro/nano-Cu_2O对大型水蚤抗氧化酶活性和钠/钾腺苷三磷酸酶活性影响存在差别。与立方体相比,八面体micro/nano-Cu_2O能够暴露更多的{111}面,并且其原子排列使其具有较高的表面能量,因此更容易在大型水蚤肠道内诱导产生活性氧(ROS)及溶出更多Cu2+,对大型水蚤产生更强的氧化胁迫和膜损伤。     

页岩气压裂返排液的水生生态毒性效应研究

页岩气压裂作业过程产生大量压裂返排液,这类废液富含有毒且致癌的芳香烃、有毒金属和铀、钍、镭等放射性物质、石油类添加剂等,具有可生化性差和难处理的特点。这类废液若不经任何处理就进行排放,将给环境和人群健康带来潜在的危害和风险。目前尚不清楚它们的生态毒性效应。论文从涪陵页岩气开采基地采集了4口开采井(2号井、6号井-1、6号井-2和9号井)的压裂返排液,采用国家废水测试标准分析4种压裂返排液的水质理化指标,采用斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)、大型溞(Daphnia magna)等标准毒性试验生物探究压裂返排液污染物体系的水生生态毒性效应,并研究水质理化指标与压裂返排液综合毒性的关系。结果表明,采集的所有压裂返排液样品均具备较大的水生生态毒性效应。以斜生栅藻的96 h的半数效应浓度(96 h-EC_(50))或大型溞的96 h的半数致死浓度(96 h-LC_(50))和毒性单位(TUa)为评价指标进行生态毒性分级,4个位点压裂返排液的生态毒性均为中毒及以上。压裂返排液的重金属、阴阳离子及有机物含量与其综合毒性的相关性结果表明,这些污染物成分与其藻类综合毒性无显著相关性。但Li、V、Cu、Ga、Rb、Ba等6种重金属及Na+、Cl-等2种阴阳离子对压裂返排液的溞类综合毒性有显著影响,影响程度依次为LiGaBaCl-VNa+RbCu。因此,在对压裂返排液进行处理时,这些与毒性相关的污染物是需要重点考虑的化学成分。     

敌草快对藻类和溞类的急性毒性及其水中含量测定

敌草快是一种非选择性、广谱的联吡啶类触杀性除草剂,主要通过干扰植物细胞膜、破坏光合作用而快速发挥效果。为探究敌草快对水生生物的毒性,测定了该化合物对羊角月芽藻和大型溞的急性毒性,并建立了高效液相色谱法测定水中敌草快含量的方法。结果表明:检测方法在1.00×10-2~3.00×10-2mg a.i.·L-1范围内的线性相关系数为0.99995,添加回收率在90.3%~109%之间,相对标准偏差(RSD)为1.10%~10.3%,保留时间在7.2 min左右。按实测浓度和理论浓度分别计算敌草快对羊角月芽藻的72 h的半数效应浓度EyC50(72 h-EyC50),分别为3.16×10-2mg a.i.·L-1和3.32×10-2mg a.i.·L-1,均为高毒;对大型溞48 h的半数效应浓度EC50(48 h-EC50)分别为1.18×10-2mg a.i.·L-1和1.33×10-2mg a.i.·L-1,均为剧毒。     

脱氧雪腐镰刀菌烯醇、黄曲霉毒素B_1和玉米赤霉烯酮对秀丽隐杆线虫的联合毒性研究

脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)、黄曲霉毒素B_1(AFB_1)和玉米赤霉烯酮(ZEN)是最为常见的粮食真菌毒素,易共存于谷物产品和动物饲料中,而目前对其联合毒性的研究较少,且研究结果并不完全一致。为探究DON、AFB_1和ZEN的联合毒性作用,本论文以秀丽隐杆线虫(C.elegans)为模型,分别评估了毒素混合物AFB_1+DON、AFB_1+ZEN、DON+ZEN和AFB_1+DON+ZEN对C.elegans的生长发育(体长)和生殖能力(产卵量)的毒性作用,并用Chou-Talalay模型来判定毒素混合物的相互作用类型。研究表明,AFB_1、DON和ZEN单独染毒C.elegans时,其毒作用强弱为AFB_1ZENDON。联合染毒时,AFB_1+DON对C.elegans产生协同作用,而DON+ZEN则产生拮抗作用;AFB_1+ZEN对体长(24 h)和产卵量的毒作用随着暴露浓度的增加,由弱拮抗变为协同作用,而在毒素暴露48 h后,对线虫的生长发育呈协同作用;AFB_1+DON+ZEN除在EC50-24 h和EC75-24 h时对体长产生明显的毒性增强作用外,其他普遍表现出拮抗作用。由此表明,DON、AFB_1和ZEN对C.elegans的联合毒性作用与剂量和时间相关。     

4种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂对拟澳洲赤眼蜂成蜂的急性毒性及安全性评价

为甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂合理使用提供科学依据,本研究采用试管药膜法测定了啶氧菌酯、吡唑醚菌酯、嘧菌酯和醚菌酯等4种药剂的原药及其制剂对拟澳洲赤眼蜂成蜂的急性毒性,并进行了安全性评价。对比原药结果发现,啶氧菌酯原药和醚菌酯原药毒性很高,LR50依次是2.66×10-4及7.32×10-4mg a.i.·cm~(-2),均属于高风险;而吡唑醚菌酯原药及嘧菌酯原药毒性较低,LR50分别为3.01×10-3和3.47×10-3mg a.i.·cm~(-2),均为中等风险药剂。对比制剂结果发现,啶氧菌酯悬浮剂毒性最高,LR50为5.02×10-5mg a.i.·cm~(-2),为极高风险药剂;其次是吡唑醚菌酯悬浮剂及乳油,LR50分别为3.78×10-3和5.80×10-3mg a.i.·cm~(-2),均为中等风险药剂;最低的是嘧菌酯水分散粒剂、悬浮剂和醚菌酯水分散粒剂,LR50均大于4.0×10-2mg a.i.·cm~(-2),均为低风险药剂。部分甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂对天敌赤眼蜂存在较高风险,特别是啶氧菌酯,应避免田间使用,或通过避开赤眼蜂释放期来减少对赤眼蜂的伤害。     

12种杀菌剂制剂对半闭弯尾姬蜂的急性毒性及安全性评价

采用试管药膜法测定了12种杀菌剂制剂对半闭弯尾姬蜂成蜂的急性接触毒性,结合安全性系数评价了供试药剂对半闭弯尾姬蜂的安全性。急性毒性测定结果表明,氟硅唑和啶菌噁唑对半闭弯尾姬蜂成蜂的接触毒性最高,LC50值分别为220.022和223.115 mg·L-1;其次为多抗霉素、丙森锌和戊唑醇,LC50值分别为436.496、472.358和638.638 mg·L-1;其余7种杀菌剂制剂嘧霉胺、啶酰菌胺、苯醚甲环唑、多菌灵、嘧菌酯、嘧菌环胺和异菌脲对半闭弯尾姬蜂成蜂的触杀毒性都较低,LC50值均大于1 000 mg·L-1。安全性评价结果表明,丙森锌和啶菌噁唑对半闭弯尾姬蜂成蜂具有高风险性,安全系数分别为0.16和0.42;嘧霉胺、多抗霉素、氟硅唑和戊唑醇为中等风险性,安全系数分别为1.43、1.56、2.20和3.23;其余6种杀菌剂制剂啶酰菌胺、苯醚甲环唑、多菌灵、嘧菌酯、嘧菌环胺和异菌脲对半闭弯尾姬蜂表现为低风险性,安全系数均大于5。结果显示:甾醇脱甲基抑制剂氟硅唑、戊唑醇和啶菌噁唑以及苯胺基嘧啶类杀菌剂嘧霉胺、有机硫杀菌剂丙森锌和抗菌素多抗霉素对半闭弯尾姬蜂成蜂具有急性毒性风险,在有害生物综合治理中应谨慎使用,特别是啶菌噁唑和丙森锌,以免对半闭弯尾姬蜂造成不良影响和危害。     

纳米银与银离子对土壤微生物及酶活性的影响

为研究纳米银和银离子对土壤微生物的影响,采用土壤培养方式,对不同剂量纳米银(10、50、100 mg·kg~(-1))和银离子(1、5、10 mg·kg~(-1))暴露下黄褐土、砖红壤中可培养微生物数量及土壤酶活性(脲酶、荧光素二乙酸酯水解酶、蔗糖酶、过氧化氢酶)进行研究,并采用纯培养方法对纳米银和银离子暴露下的大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)凋亡情况进行检测,对纳米银释放的银离子毒性进行评估。结果表明,随着纳米银剂量的增加,土壤可培养微生物数量显著减少,脲酶和过氧化氢酶活性降低,蔗糖酶、荧光素二乙酸酯水解酶(FDA酶)活性没有显著变化;银离子处理中微生物数量明显减少,但土壤酶活性被激活。10 mg·L~(-1)纳米银暴露1 h后大肠杆菌、金黄色葡萄球菌凋亡率、死亡率增高;随着培养时间的延长,纳米银缓慢释放银离子,并促进大肠杆菌的凋亡。综上分析,纳米银能够抑制土壤可培养微生物生长和酶活性,其中脲酶、过氧化氢酶对纳米银较为敏感,蔗糖酶、FDA酶受纳米银的影响较小;纳米银的毒性一方面是其本身的特异抗菌性,也有部分来自缓慢释放的银离子。     

磺胺与金属氧化物纳米颗粒对发光菌的急性联合毒性及其机制初探

磺胺与金属氧化物纳米颗粒同作为抗菌剂对环境与人体健康皆有危害。为探究其对细菌的毒性作用,测定了4种磺胺,包括磺胺氯哒嗪(SCP)、磺胺吡啶(SPY)、磺胺甲基异恶唑(SMZ)、磺胺嘧啶(SD),与3种金属氧化物纳米颗粒,纳米ZnO(n-ZnO)、纳米CuO(n-CuO)、纳米Cr_2O_3(n-Cr_2O_3)对发光菌(Vibriofischeri)的单一毒性及二元急性联合毒性。结果表明,SCP对V.fischeri的单一毒性明显大于其他3种磺胺;n-ZnO的单一毒性远大于n-CuO和n-Cr_2O_3;磺胺与金属氧化物纳米颗粒的二元急性联合毒性效应表现为拮抗、相加和协同,协同居多,说明金属氧化物纳米颗粒增加了磺胺的生物毒性,两者在环境中的共存带来了更大的环境生态风险。     

丙硫菌唑对斑马鱼的安全性评价及其生物富集行为研究

丙硫菌唑是一种市场前景非常好的新型广谱杀菌剂。本文研究了丙硫菌唑对水生生物斑马鱼的急性毒性和生物累积风险。通过斑马鱼的急性毒性试验获得丙硫菌唑对斑马鱼的96 h-LC₅₀为2.06 mg a.i. L^-1。随后,采用0.02 mg L^-1 (1/100LC₅₀)和0.2 mg L^-1 (1/10LC₅₀)2个浓度的丙硫菌唑,通过8 d实验,获得其在斑马鱼体内的生物累积效应。在0.02 mg L^-1组中,第8天时,斑马鱼体内的浓度达到0.733 mg kg^-1,生物富集系数(BCF_{8 d})缓慢增长到34.36。而在0.2 mg L^-1组,第8天时,斑马鱼组织内丙硫菌唑浓度为4.198 mg kg^-1, BCF_{8 d}值为19.72。结果表明,丙硫菌唑对斑马鱼的毒性等级为中毒,同时其在斑马鱼体内具有中等生物累积效应。因此,在使用过程中,需要考虑其对水生生物的毒性和水生食物链的放大效应。     

黑斑蛙与非洲爪蟾蝌蚪急性毒性试验方法敏感性的比较

两栖动物蝌蚪急性毒性试验是评价化学品急性毒性的一种方法。以毒死蜱、乙草胺、重铬酸钾和全氟辛烷磺酸盐(PFOS)为测试物,比较了我国本土黑斑蛙(Rana nigromaculata)与国际通用种非洲爪蟾(Xenopus laevis)在蝌蚪急性毒性试验中的敏感性。结果发现：2类蝌蚪分别进行的11次试验中,空白对照组黑斑蛙蝌蚪死亡率(0.9%)远低于非洲爪蟾蝌蚪的死亡率(5.8%);重铬酸钾和PFOS对黑斑蛙蝌蚪的96 h-LC₅₀分别为34.0 mg·L^-1和81.0 mg·L^-1,而对非洲爪蟾蝌蚪的96 h-LC₅₀分别为51.6 mg·L^-1和92.1 mg·L^-1,显示黑斑蛙蝌蚪对这2种化学品的敏感性略高于非洲爪蟾蝌蚪;毒死蜱和乙草胺对黑斑蛙蝌蚪的96 h-LC₅₀分别为0.41 mg·L^-1和4.1 mg·L^-1,而对非洲爪蟾蝌蚪的96 h-LC₅₀分别为0.12 mg·L^-1和3.1 mg·L^-1,显示黑斑蛙蝌蚪对这2种化学品的敏感性略低于非洲爪蟾。鉴于2类蝌蚪对化学品的敏感性存在差异,且黑斑蛙蝌蚪的自然死亡率低,材料更易获得,笔者认为黑斑蛙蝌蚪比非洲爪蟾更适合作为蝌蚪急性毒性试验的材料,用于我国化学品环境管理中的毒性评价。