全氟辛烷磺酸对斑马鱼肝脏影响机制的代谢组学研究

为探究全氟辛烷磺酸(PFOS)对水生动物肝脏的慢性毒性毒害机制,寻找其肝脏慢性毒性相关的潜在标志物,运用气相色谱-质谱联用仪代谢组学方法研究暴露于PFOS中斑马鱼肝脏内源性代谢物的变化,寻找显著性差异代谢物及相关通路。实验分为4组:对照组及PFOS浓度分别为10、100、250μg·L~(-1)的实验组,每组20尾斑马鱼,实验时长40 d。结果显示,与对照组相比,PFOS浓度为10μg·L~(-1)的斑马鱼肝脏中筛选出4种发生显著性变化的代谢物,分别为牛磺酸、磷酸乙酰胺、β-D-葡萄糖、油酸,涉及4条代谢通路,即牛磺酸和亚牛磺酸代谢、鞘脂代谢、甘油磷脂代谢、糖酵解或葡萄糖生成。100μg·L~(-1)浓度组的斑马鱼肝脏中筛选出5种,包括牛磺酸、β-D-葡萄糖、棕榈酸、油酸、胆固醇,涉及5条代谢通路,即原代胆汁酸生物合成、牛磺酸和亚牛磺酸代谢、类固醇生物合成、类固醇激素生物合成、糖酵解或葡萄糖生成。250μg·L~(-1)浓度组的斑马鱼肝脏中筛选出5种,即牛磺酸、β-D-葡萄糖、乳酸、甘油-3-磷酸、磷酸乙酰胺,涉及5条代谢通路:牛磺酸和亚牛磺酸代谢、甘油磷脂代谢、甘油脂代谢、鞘脂代谢、糖酵解或葡萄糖生成。根据筛选出的差异代谢物生理功能和其涉及代谢通路分析,推测PFOS主要通过影响牛磺酸和亚牛磺酸代谢、糖酵解或葡萄糖生成及一些脂类代谢从而对斑马鱼肝脏产生毒性效应,其中牛磺酸、葡萄糖与油酸这3种代谢物可作为斑马鱼受PFOS胁迫肝脏代谢异常的潜在标记物。     

基于高内涵分析技术表征磷酸三苯酯的肺细胞毒性

磷酸三苯酯(triphenyl phosphate, TPhP)是环境中最常见的有机磷酸酯阻燃剂之一,具有较强的挥发性,每天持续摄入TPhP,可能对人体肺部组织产生不利影响。本研究以人源的非小细胞肺癌细胞系(A549)为研究对象,采用高内涵分析系统检测50、100和200μmol·L^-1 TPhP对细胞核形态、核膜通透性、线粒体纹理结构、线粒体膜电位、细胞内氧自由基水平、磷酸化组蛋白H2AX(phosphorylated histones H2AX, pH2AX)、细胞色素C和细胞凋亡等参数的影响。结果显示,与对照组相比,随着TPhP暴露浓度的增加,A549细胞活性显著下降,细胞核面积增加、核亮度降低和核碎片化程度加剧,核膜通透性增高,细胞核的各参数在200μmol·L^-1 TPhP组变化最显著;细胞内氧自由基水平的显著升高,进一步导致线粒体损伤和细胞色素C释放,当TPhP为100μmol·L^-1时,线粒体损伤程度最严重;当TPhP为100μmol·L^-1和200μmol·L^-1     

代谢组学在量子点毒性研究中的应用进展及前景

量子点是由Ⅱ～Ⅵ或Ⅲ～Ⅴ族元素组成的半导体纳米微晶体。因其独特的光电学特性,例如荧光强度高和稳定性好,被广泛应用于生命科学领域,用于荧光探针、药学研究、医学成像和生物芯片等。但是,由于应用较广的量子点成分通常含有重金属,研究者普遍认为量子点具有一定的毒性,因而通过毒理学研究来评价量子点的生物安全性对于量子点的生物学应用至关重要。代谢组学是利用分析化学方法来研究一个代谢组中小分子代谢相关物质的含量,以及内外因素导致其变化规律的学科。目前,越来越多的研究者将代谢组学应用于量子点毒性研究中,利用其生物标志物的特异性,为量子点毒性研究提供了新的思路和技术。应用代谢组学不但提高了纳米毒理学研究的完善度,更可以准确地研究某些以前在量子点低剂量暴露后无法发现的生化反应。本文重点阐述了代谢组学在量子点毒性研究中的应用进展及发展前景,为以后相关的研究方向和研究内容提供有价值的参考。     

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。     

麻醉剂依托咪酯诱导斑马鱼幼鱼神经发育毒性

依托咪酯(etomidate, ET)在临床上常被用作麻醉剂。ET长期高剂量地使用会导致人类意识下降和认知障碍等负面效应。但ET对鱼类的神经毒性机制尚不清楚。在本文中,2 hpf (hours post-fertilization)的斑马鱼胚胎暴露于不同浓度ET (0.010、0.091、0.501、9.400、84.31和664.4μg·L^-1)至168 hpf。通过分析ET对斑马鱼胚胎生理发育、早期行为、细胞凋亡以及多巴胺(dopamine, DA)和γ氨基丁酸(gamma aminobutyric acid, GABA)通路相关基因转录表达水平的影响,评估其对斑马鱼幼鱼神经发育毒性。结果表明,664.4μg·L^-1 ET显著增大48 hpf和60 hpf斑马鱼胚胎孵化率。0.091μg·L^-1和0.501μg·L^-1 ET诱导168 hpf幼鱼体长减少。0.010、0.091、0.501、9.400、84.31和664.4μg·L^-1 ET增大48 hpf胚胎畸形评分。0...     

联苯胺类化合物对斑马鱼胚胎发育毒性的初步研究

应用斑马鱼胚胎发育技术,对4种联苯胺类化合物(联苯胺、3,3'-二甲氧基联苯胺、3,3'-二甲基联苯胺、3,3'-二氯联苯胺)的毒性进行了测定.结果表明,这4种化合物对斑马鱼胚胎发育均有明显抑制作用,可以造成仔鱼畸形甚至死亡,具有特定的最敏感毒理学终点及作用时间;联苯胺苯环上的取代基可以增强联苯胺的亲电作用或亲核作用,从而增强其胚胎毒性,其中尤以卤代产物(3,3'-二氯联苯胺)最为显著.其毒性排列顺序大致为:3,3'-二氯联苯胺>3,3'-二甲基联苯胺>3,3'-二甲氧基联苯胺>联苯胺;4种联苯胺的斑马鱼胚胎毒性数据与lgKow没有显著相关性,推测这4种联苯胺的毒性机理属体内反应型,毒物参与生理代谢.     

PFOA对斑马鱼胚胎发育、行为和DNA损伤的毒性研究

全氟辛酸(PFOA)是一种分布广泛的环境持久性有机污染物,在野生动物与人体内普遍被检出。目前PFOA发育毒性的特点和机制尚未阐明,已有的研究显示,PFOA毒性与受试物种及性别密切相关。因此,利用不同物种进行PFOA毒性研究对阐明其毒性机制十分重要。本研究选用了斑马鱼这种理想的脊椎动物模型,考察了PFOA暴露对其胚胎发育的自主运动、心跳、行为、细胞凋亡和DNA损伤的影响。研究发现,始于6hpf的PFOA暴露会导致斑马鱼胚胎自主运动异常,心率降低,且具有一定的剂量依赖性;6～24hpf的高浓度的PFOA暴露(>414.0mg·L-1)会导致胚胎发生显著的细胞凋亡,凋亡主要出现在眼部、头部、心脏和尾部。较高浓度的PFOA暴露(165.6mg·L-1)会使仔鱼的光刺激应激行为模式发生变化。此外,PFOA暴露会致使斑马鱼发生DNA损伤,且损伤程度随PFOA浓度的升高而加重,表明PFOA具有一定的基因毒性。上述结果表明,PFOA对斑马鱼胚胎具有发育毒性,具体表现为自主运动异常,心率降低和行为反应能力变弱,同时伴随畸形、细胞凋亡和DNA损伤。     

基于斑马鱼毒理基因组学的化学品测试技术研究进展

大量缺乏毒性信息的化学品最终进入环境水体,对人类及生态生物产生潜在的危害与风险。提高化学品生物毒性测试与评估技术的通量和效率,是实现毒害化学物质环境与生态健康风险防控的关键。作为一种可以实现高通量测试的脊椎动物模型,斑马鱼胚胎测试在化学品的毒性评估中应用广泛。随着组学技术的发展,毒理基因组学可有效提取毒害化学品致毒过程中干扰生物学通路的信息。这些机制信息可用于对单物质或复合污染物生物毒性的筛选和预测。本文综述了不同斑马鱼胚胎测试技术在化学品毒性筛选评估管理与水环境复合污染毒性监测中的发展和应用,详细介绍了一种新型斑马鱼胚胎简化转录组学技术的方法流程和优势,并探讨了综合斑马鱼胚胎毒性测试、行为分析和组学等不同测试技术在化学品毒性测试、环境监测与评价中的应用前景。     

助溶剂甲苯和二甲基亚砜对斑马鱼胚胎发育的复合毒性效应

研究了甲苯和二甲基亚砜(DMSO)对斑马鱼胚胎生长、发育的毒性效应.实验结果表明:低剂量的甲苯(0.05%)单一暴露对斑马鱼胚胎发育有一定毒性,DMSO(0.45%)对斑马鱼胚胎无明显毒性;但甲苯与DMSO具有较强的复合毒性效应,随着DMSO含量的增加,与甲苯单一暴露组相比,斑马鱼胚胎死亡率显著增加、胚胎孵化率下降、胚胎发育迟缓并生成大量畸形;但甲苯以及甲苯和DMSO复合物对人胚肾HEK-293细胞株和人胃癌SGC-7901细胞株的活力均没有明显效应.DMSO可通过提高甲苯在水中的分散性,增加甲苯的神经毒性,但对离体实验模型无显著效应,故在选择不同生物模型评估有机污染物毒性效应时,需考虑不同类型助溶剂所产生的复合效应,以减少实验误差.     

氯化镉对斑马鱼胚胎的发育毒性

为探讨重金属Cd对斑马鱼胚胎发育的毒性效应,将受精1h后(1hpf)的斑马鱼胚胎暴露于不同浓度的CdCl2溶液中,观察CdCl2处理对胚胎死亡、孵化及幼鱼畸形的影响。采用吖啶橙(AO)染色,定性观察胚胎细胞凋亡情况;以活性氧(ROS)荧光探针DCFH-DA染色法检测胚胎ROS水平,TBA比色法测定胚胎脂质过氧化水平,DTNB比色法测定还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)水平。结果表明,10.0～30.0mg·L-1CdCl2浓度依赖性地诱导斑马鱼胚胎死亡和幼鱼畸形,胚胎孵化率亦降低。CdCl2处理引起斑马鱼胚胎心脏水肿,尾部弯曲和胚胎发育阻滞。胚胎半数致死浓度(LC50)为18.9mg·L-1,R2=0.973,幼鱼半数致畸浓度(EC50)为13.7mg·L-1,R2=0.967。20.0mg·L-1CdCl2处理组ROS水平、MDA含量明显升高,GSH/GSSG比值明显降低(P<0.01)。20mg·L-1CdCl2处理后,胚胎头部和尾部可见大量细胞凋亡。10mg·L-1N-乙酰半胱氨酸(NAC)与20mg·L-1CdCl2共同处理组斑马鱼胚胎的死亡率和畸形率明显降低,孵化率明显升高,ROS水平、MDA含量以及GSH/GSSG比值趋于正常。以上结果说明,CdCl2暴露对斑马鱼胚胎发育的毒性效应可能与CdCl2诱导的氧化应激相关。     

新型阻燃剂TCPP对斑马鱼的毒性研究

为了明确新型阻燃剂磷酸三(2-氯丙基)酯(TCPP)的生态风险,本研究采用斑马鱼为模式生物,评价了TCPP对成鱼和胚胎的毒性效应。急性毒性研究结果表明,TCPP对斑马鱼成鱼的96 h致死中浓度(LC50)为47.06 mg·L~(-1),而对胚胎96 h-LC50为26.01 mg·L~(-1),且会影响胚胎的正常发育,导致孵化出的仔鱼产生畸形。成鱼14 d延长毒性试验结果表明,TCPP对斑马鱼成鱼的无可观察效应浓度(NOEC)为1.00 mg·L~(-1),染毒暴露后肝脏和性腺指数随TCPP浓度增加轻微下降,但肝脏中卵黄蛋白原(VTG)的含量和性腺中芳香化酶的活性随TCPP浓度增加普遍升高。此外,TCPP的暴露还会导致斑马鱼脑垂体中合成促性腺激素的相关基因表达量增加。因此,TCPP对斑马鱼成鱼和胚胎的急性毒性均为低毒级,但长期暴露会干扰内分泌系统的调控功能,影响斑马鱼的正常发育。     

对硝基酚对大型蚤和斑马鱼胚胎的毒性

采用静态生物毒性试验方法,研究了对硝基酚对大型蚤的急性毒性和斑马鱼胚胎发育影响.结果表明,大型蚤幼蚤接触不同浓度的对硝基酚后,活动会受到不同程度的抑制,甚至死亡,48hEC50值为2.55mg·L-1.对硝基酚对斑马鱼胚胎有蓄积致毒作用,最敏感性指标为83h未孵化、83h卵凝结;实验还发现对硝基酚具有低浓度促进斑马鱼胚胎发育和孵化,高浓度抑制发育并延缓孵化的作用.对硝基酚对大型蚤的毒性与对斑马鱼胚胎的发育影响相比,大型蚤对对硝基酚反应更为敏感.     

磷酸三苯酯对斑马鱼早期生命阶段的神经毒性研究

磷酸三苯酯(triphenyl phosphate,TPP)作为多溴联苯醚类阻燃剂的替代产品,是一类生产和需求量均相当高的有机磷酸酯类阻燃剂,目前已在多种环境介质以及生物体内均有不同程度检出。由于结构和有机磷农药具有相似性,其对生物的神经毒性值得关注。本研究以斑马鱼为实验动物,研究了TPP(5~625%g·L-1)的胚胎发育毒性和行为毒性,并通过检测乙酰胆碱酯酶活性以及神经系统相关基因的转录水平,探讨其可能的毒性机制。研究发现,TPP可导致斑马鱼胚胎孵化时间延长,体长变短,心率变慢。同时,TPP暴露也可以影响斑马鱼幼鱼在持续光照和明暗周期刺激下的游泳行为,表现为低浓度增加而高浓度降低其游泳速度。而TPP暴露后幼鱼乙酰胆碱酯酶活性以及神经发育相关基因转录水平的变化可能是导致其行为毒性的原因。虽然实验中所设定的暴露浓度高于环境中一般浓度,但TPP在短期暴露中所表现出的胚胎和神经发育毒性表明TPP对于水生生物可能存在一定风险,需要进一步研究加以确认。     

基于斑马鱼全生命周期毒性测试的研究进展

作为一种模式生物,斑马鱼具有很多优点,包括体积小、成本低、适应性广、繁殖周期短、胚胎透明且产卵量高等,因而被广泛应用于生态毒理学等领域。斑马鱼的生命阶段主要包括胚胎、仔鱼和成鱼3个阶段。近年来,斑马鱼全生命周期的毒理学研究所占比重不断上升并呈稳定增长的趋势。本文对斑马鱼3个生命阶段及整个生命周期的毒性试验展开综述,介绍了斑马鱼全生命周期实验在毒理学中的研究进展,总结了各生命阶段国内外的标准规范和资源库信息、毒理学终点及转基因斑马鱼的研究进展,归纳了多阶段毒性评价和整个生命周期毒性评价的应用。最后,对全生命周期和基于斑马鱼毒性测试的应用做出展望,对未来开展的相关研究提出建议。     

磷酸三苯酯(TPP)和磷酸三(2-氯异丙基)酯(TCPP)诱导人胚肾细胞HEK293凋亡的机制研究

磷系阻燃剂对人体的潜在毒性作用引起了国内外研究者的广泛关注。肾脏是机体重要的排毒器官,若肾脏细胞受损,可能影响肾脏功能的正常发挥。本研究以人胚肾细胞HEK293为研究对象,结合传统毒理学实验,筛选出磷酸三苯酯(TPP)及磷酸三(2-氯异丙基)酯(TCPP)诱导人胚肾细胞HEK293凋亡的关键靶标基因p53。在此基础上采用分子对接模拟和光谱法分析发现,TPP和TCPP分别以嵌插方式和沟槽方式结合p53-DNA,改变基因片段的框架结构,启动分子起始事件,通过影响相关基因(Bax、Hrk、Bcl-2和Bad)的表达量,导致线粒体途径释放cyt c,最终激活Caspase 7实现细胞凋亡。研究结果阐明了此类污染物诱导凋亡的作用机制,为毒害化学品的污染防控提供理论依据。     

我国地表水中磷酸三苯酯的多层次生态风险评估

磷酸三苯酯(triphenyl phosphate,TPP)在电缆材料、塑料制品中被大量使用,是地表水中检出频率最高的有机磷酸酯类阻燃剂之一,近年来受到广泛关注。本文通过文献检索TPP的地表水环境暴露浓度以及对水生生物的毒性效应浓度,利用风险商(hazard quotient,HQ)和概率生态风险评价法(probabilistic ecological risk assessments,PERA)对我国主要地表水中的TPP进行多层次生态风险评价。结果显示,TPP在我国地表水中的浓度为0.2～96.3 ng·L~(-1),以生存为测试终点的急性毒性数据推导出的预测无效应浓度(predicted no effect concentration,PNEC)为36.49μg·L~(-1),而以繁殖、发育和生长等为测试终点的慢性毒性数据推导出的PNEC值为1.30μg·L~(-1)。基于急、慢性毒性数据计算的风险商均小于0.1。我国地表水中TPP对0.1%到1%的水生生物造成繁殖、发育和生长等慢性毒性影响的概率分别为1.40%和0.04%,存在较低的潜在生态风险。     

六种表面活性剂对斑马鱼胚胎发育的毒性效应

为评价六种常见农药表面活性剂对水生生物的风险,采用斑马鱼胚胎发育技术,研究其对斑马鱼胚胎的致死效应和致畸效应.结果表明,NP-10、OP-10、农乳700、农乳602、农乳1602、宁乳33对斑马鱼胚胎的致死中浓度分别为16.44、21.13、55.86、8446、109.90、120.08 mg·L-1,其中NP-10对斑马鱼胚胎急性毒性最大,宁乳33毒性最低;随着染毒剂量的增加,斑马鱼胚胎孵化率逐渐降低,致畸率逐渐提高,六种表面活性剂显示出相似的趋势,处理浓度与胚胎孵化率(致畸率)之间存在剂量-效应关系;NP-10、OP-10、农乳700处理组均诱导斑马鱼胚胎出现躯干侧翻、游囊关闭、躯干弯曲症状;农乳602、农乳1602、宁乳33处理组出现躯干侧翻、游囊关闭症状.     

4种二烷基次膦酸盐阻燃剂对斑马鱼胚胎的毒性研究

二烷基次膦酸盐(DPs)作为一种新型有机磷阻燃剂正在被大量合成并应用,但关于其毒理学效应的研究还十分匮乏。研究者首次以斑马鱼胚胎作为实验模型,初步探讨了2种新型DPs阻燃剂甲基环己基次膦酸铝(AMHP)、甲基环己基次膦酸钙(CMHP)和2种已市场化生产的DPs阻燃剂甲基乙基次膦酸铝(AMEP)、二乙基次膦酸铝(ADEP)对鱼类的急性毒性效应。结果表明,AMHP和CMHP对斑马鱼胚胎无明显毒性效应;500 mg·L~(-1)的AMEP和ADEP能显著增加斑马鱼胚胎死亡率,降低其出膜率。AMHP和CMHP的水解产物甲基环己基次膦酸在浓度为1 000 mg·L~(-1)时,可使斑马鱼胚胎出膜率下降,并导致胚胎死亡,推测DPs的水解产物二烷基次膦酸是造成斑马鱼胚胎死亡的主要因素。进一步比较去除卵膜后,DPs对斑马鱼胚胎的毒性效应,发现DPs主要通过影响斑马鱼胚胎的出膜进而造成胚胎的死亡。上述研究结果从水生生物毒性的角度为DPs阻燃剂是否能作为溴化阻燃剂和传统有机磷阻燃剂的替代品提供了实验依据。