量子点-Cu2+对L02细胞的联合毒性及NAC的防护作用

以人胚肝细胞(L02)为研究对象,通过研究量子点及Cu2+ (低毒浓度)联合对细胞存活率的影响以及细胞形态的变化确认细胞的毒性,结合抗氧化剂NAC的防护效果探讨复合毒性的氧化损伤机理.结果表明,无论单独Cu2+还是量子点-Cu2+处理组,L02细胞的增殖能力均受到抑制,量子点-Cu2+处理组表现出更加显著的抑制效果,相对与单独Cu2+处理组细胞存活率最大下降300%.经过NAC预处理的细胞在形态和存活率上都显著恢复.说明了安全浓度范围的量子点的与Cu2+共存提高了细胞毒性风险,NAC能够防护量子点与Cu2+单独或联合引起的氧化损伤.     

北京市大气细颗粒物对Balb/c 3T3细胞周期的影响

研究了北京市大气细颗粒物有机提取物 (EOC)对Balb c 3T3细胞周期及调节因子的影响 .实验发现 116 μg mL细颗粒物EOC即有明显的细胞毒性 ,抑制细胞生长 ,并存在剂量 反应关系 ,IC50 为 4 0 2 2 μg mL ;流式细胞仪分析显示 136 6 μg mLPM2 5EOC可造成细胞周期改变 ,G0 G1期、G2 M期细胞分布增加 ,分别为 16 2 4 % (P <0 0 1)与 3 17% (P <0 0 5 ) ,S期细胞分布减少 2 0 4 % (P <0 0 1) ,并伴有P5 3含量的增加 ;4 0 9 8、4 78 1μg mL的PM2 5EOC可诱导Balb c3T3细胞凋亡 .提示PM2 5有机提取物可能通过P5 3途径引起Balb c 3T3细胞周期阻滞 ,并诱导细胞凋亡 .     

纳米氧化锌颗粒物通过氧化应激和离子通道失调诱导大鼠气管上皮细胞凋亡的机理

纳米氧化锌具有广泛的工业用途,其生态安全性受到广泛关注,针对纳米氧化锌诱导的呼吸道细胞毒性及其作用机理研究尚不广泛.本研究分别采用不同浓度和粒径(30 nm和90 nm)的氧化锌颗粒物处理大鼠气管上皮细胞(rat tracheal epithelial cells,RTE cells),暴露时间为12 h,通过检测细胞内锌元素含量,细胞增殖抑制率,细胞凋亡率,凋亡相关caspsae 3基因与蛋白相对表达量,细胞内金属硫蛋白活性,ROS和MDA含量、细胞内Ca~(2+)-ATP酶和Na~+/K~+-ATP酶活性来分析纳米氧化锌诱导细胞毒效应机理.在90 nm纳米氧化锌高浓度暴露时,其细胞内锌元素浓度为0.845μg·L~(-1),约为低浓度暴露组的4.7倍,是30 nm低浓度暴露组的9倍;纳米颗粒物诱导的细胞增殖和凋亡毒效应具有剂量和尺寸依赖效应;30 nm处理组的pro-caspase 3和cleaved-caspase 3蛋白表达量均高于90 nm暴露组;暴露浓度为10 mg·L~(-1)的90 nm处理组的金属硫蛋白增加量为0.533μg·L~(-1),增幅达到46%;不同粒径氧化锌颗粒物处理后,细胞内ROS和MDA含量显著上升,且30 nm处理组结果均高于90 nm处理组;纳米氧化锌颗粒物暴露诱导细胞Ca~(2+)-ATP酶和Na~+/K~+-ATP酶活性显著下降,30 nm氧化锌颗粒物暴露组,其Na~+/K~+-ATP酶活性分别是对照组的1.8倍和3.5倍.纳米氧化锌颗粒物进入RTE细胞,通过干扰锌在细胞内代谢,诱导细胞内ROS和MDA水平升高,产生氧化应激,进而诱导细胞凋亡是导致纳米氧化锌产生细胞毒性的主要原因之一.纳米氧化锌会导致细胞内Ca~(2+)-ATPase和Na~+/K~+-ATPase活性下降,离子通道失调,破坏细胞内离子平衡,进一步造成细胞凋亡.     

CdSe/ZnS量子点对斑马鱼胚胎发育的毒性效应

本研究以模式生物斑马鱼(Danio rerio)为对象,观察在不同浓度Cd Se/Zn S量子点(Cd Se/Zn S QDs)暴露下,斑马鱼胚胎形态发育、氧化应激以及金属硫蛋白MT基因和应激蛋白Hsp70基因表达变化情况.结果表明,Cd Se/Zn S QDs对斑马鱼胚胎72 hpf(hours post fertilization)的半致畸效应浓度(EC50)为316.994 nmol·L-1.QDs暴露影响了斑马鱼胚胎的死亡率、畸形率、孵化率、自主运动频率和体长,以及引起胚胎卵凝集,心包囊肿,脊椎弯曲等多种毒性效应;同时导致斑马鱼体内超氧化物歧化酶(SOD)活性变化以及丙二醛(MDA)含量增加.QDs还诱导斑马鱼MT基因和Hsp70基因表达上调,斑马鱼机体产生一系列自我保护反应来减轻QDs所造成的伤害.这表明:Cd Se/Zn S QDs对斑马鱼胚胎产生了毒性效应,其毒性可能与其核心Cd2+的释放、粒径大小以及氧化应激有关.     

锯齿新米虾对Cu2+和毒死蜱毒性的生理响应

为研究水生生物对水体中重金属和有机磷农药毒性的生理响应,以锯齿新米虾为试验生物,采用半静止毒性试验方法,分别研究了Cu2+和毒死蜱5 d暴露时间对锯齿新米虾肌肉组织生理指标的影响.结果表明,锯齿新米虾暴露在不同浓度Cu2+和毒死蜱溶液下,随着暴露时间的延长,肌肉组织蛋白浓度均有不同程度的降低.Cu2+溶液较低浓度组(0.086 mg·L-1和0.172 mg·L-1)和毒死蜱较高浓度组(0.006 0μg·L-1和0.012 0μg·L-1)中,总SOD活性表现抑制效应;Cu2+溶液较高浓度组(0.344 mg·L-1和0.688 mg·L-1)表现为"抑制-诱导-抑制"的变化趋势,而毒死蜱较低浓度组(0.001 5μg·L-1和0.003 0μg·L-1)表现为"抑制-诱导"的变化趋势;暴露在Cu2+和毒死蜱溶液下,MDA含量变化相似,且在一定浓度范围内,随着Cu2+和毒死蜱浓度增加,MDA含量呈逐渐上升的趋势,说明Cu2+和毒死蜱加快了锯齿新米虾肌肉组织脂质过氧化作用;ACh E活性在Cu2+和毒死蜱溶液中表现为抑制效应,且在Cu2+和毒死蜱溶液的较高浓度组中,其活性随浓度的增加而呈逐渐降低的趋势,说明Cu2+和毒死蜱对锯齿新米虾肌肉组织的正常生理功能产生了影响,其浓度越高,产生的损伤效应越大.研究表明,鉴于不同浓度的Cu2+和毒死蜱溶液对锯齿新米虾肌肉组织的损伤程度不同,总SOD、MDA和ACh E可以作为评价重金属和有机磷农药对锯齿新米虾急性毒性效应的生理指标.     

微囊藻毒素-RR对烟草细胞活力及营养生理的影响

采用0.1,1.0,10.0μg/mL的微囊藻毒素-RR(MC-RR)处理烟草BY-2悬浮细胞,测定了细胞活力、细胞内蛋白质含量、可溶性糖含量、硝态氮含量及总磷含量,并且检测了酸性磷酸酶(ACP)的活力变化情况.结果表明,中、高浓度毒素处理细胞2d后,细胞活力及蛋白质含量与对照相比均显著下降.高浓度MC-RR处理降低了胞内可溶性糖的含量,暴露2d后仅为对照的45.57%;低浓度MC-RR处理在后期增加了胞内可溶性糖含量.高浓度毒素处理细胞4d后,细胞内硝态氮含量显著低于对照;中、低浓度毒素处理细胞7d后降低了胞内硝态氮含量.3组毒素处理均降低了胞内总磷含量,到实验结束时,低、中、高浓度处理组的胞内磷含量分别为对照的74.98%、76.47%和84.00%.3组处理组ACP活力与对照相比呈现先降低后升高的趋势.     

水介质中C60纳米晶体颗粒与Cu2+对小鼠腹腔巨噬细胞的复合毒性研究

为考察C60纳米晶体颗粒和Cu2+复合体系的生物毒性,本文以小鼠腹腔巨噬细胞RAW264.7作为受试对象,研究了C60纳米晶体颗粒物(n C60)和Cu2+对RAW 264.7的复合毒性影响.结果表明,当单独暴露n C6024 h,n C60浓度为6.6 mg·L-1时,细胞活性降低了45%,n C60浓度为9.9 mg·L-1时,细胞活性降低了70%,表现出剂量-毒性效应和时间-毒性效应.水中出现Cu2+可以降低n C60的细胞毒性,当Cu2+浓度为2 mg·L-1,n C60浓度为6.6 mg·L-1时,细胞的活性降低至25%,当Cu2+浓度为5 mg·L-1,n C60浓度为9.9 mg·L-1时,细胞的活性下降至15%.研究表明,n C60表面能够吸附Cu2+,并且吸附符合Langmuir吸附等温模型.n C60纳米晶体颗粒表面对Cu2+的吸附,可能是n C60对细胞毒性降低的重要原因.     

氯化汞、氯化甲基汞对大鼠肾近曲小管细胞损伤机理的研究

研究了HgCl_2和CH_3HgCl对大鼠游离肾近曲小管细胞的毒性作用及其机理.结果显示,HgCl_2和CH_3HgCl均对肾细胞有明显毒性,表现为细胞内乳酸脱氢酶(LDH)和溶酶体β-葡糖苷酸酶(β-GD)漏出增加,还原型谷胱甘肽(GSH)和蛋白巯基(PSH)含量降低,同时GSH和PSH含量的降低与LDH及β-GD漏出之间呈良好的相关关系.未观察到CH_3HgCl明显诱发肾细胞脂质过氧化作用,HgCl_2仅在50μmol/L以上才出现轻度脂质过氧化效应.     

轮叶黑藻和穗花狐尾藻对铜的吸收机制研究

应用室内模拟试验,通过对铜(Cu)的短期吸收动力学、各亚细胞组分吸收动力学以及Cu的释放研究,探讨了两种沉水植物轮叶黑藻[Hydrilla verticillata(L.f.)Royle]和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)对Cu的吸收机制.结果表明:①轮叶黑藻和穗花狐尾藻均对Cu具有较高的吸收速率,且两种植物最高吸收速率差异不显著[Vmax(DW)为2μmol·(g·min)-1,P>0.05];②在2μmol·L-1Cu溶液中暴露不同时间(0~96 h),两种沉水植物叶片和茎中各亚细胞组分的Cu含量均迅速增加并约在12 h后达到平衡.各时间处理下,两种植物叶片富集的Cu含量均显著高于茎(P<0.05),并且叶片中的Cu均主要分布在细胞壁(>60%),其次是可溶部分和细胞器;③两种植物相比,黑藻叶片细胞壁中富集的Cu含量显著高于狐尾藻,而细胞内富集的Cu含量差异不显著.轮叶黑藻对Cu的富集和释放能力均高于穗花狐尾藻.     

活性氧和钙离子参与镉诱导的酵母细胞死亡过程调节

以酵母为实验材料,研究了镉(以CdCl2形式添加)对细胞的毒性作用机制.结果显示,浓度为0.25~5 mmol·L-1的镉可降低酵母细胞活性,诱导细胞死亡;随着镉浓度的提高和处理时间的延长,细胞死亡率增高.凋亡抑制剂Z-Asp-CH2-DCB与镉共同作用后,细胞死亡率明显低于镉单独处理组.经镉处理后,酵母细胞内的活性氧(ROS)水平显著升高;外源抗氧化剂抗坏血酸和过氧化氢酶能降低镉引发的细胞死亡,特异性Ca2+螯合剂EGTA或Ca2+通道特异性抑制剂LaCl3亦可明显降低镉诱发的细胞死亡率.研究表明,镉诱发的酵母细胞死亡过程存在依赖于caspase途径的细胞凋亡途径;镉诱发的死亡与镉处理组胞内ROS和Ca2+水平升高有关,ROS可能通过增加胞内Ca2+水平,继而激活相关下游信号导致细胞死亡.     

Quantum dots enhance Cu2+-induced hepatic L02 cells toxicity

As a new class of xenogenous nanoparticle,quantum dots (QDs) possess the potential to co-exist with Cu2+ in human liver.The combined toxicity is thus concerned.Considering QDs and Cu2+ are known ROS (reactive oxygen species) inducer,we investigated the combined oxidative stress and corresponding protective strategy using human hepatic L02 cells.The results demonstrated that the presence of a small amount of MPA-CdTe QDs (2 μg/mL) in a Cu2+ solution (2.5-20 μg/mL) resulted in a higher toxicity with up to 8-fold cell viability decrease,which was accompanied by cell morphology changes.The combined toxicity was then confirmed as ROS associated oxidative stress with up to 300% and 35% increase of the intracellular ROS level and glutathione S-transferase (GST) activity,respectively.N-acetylcysteine (NAC) can also provide almost complete protection against the induced toxicity.Therefore,the ROS associated oxidant injury might be responsible for the QDs-Cu2+/Cu2+ induced toxicity and could be balanced through cytoprotective antioxidant enzyme GST.     

Cu~(2+)离子与蛋白质混合体系相互作用机制研究

应用荧光光谱法研究Cu2+离子与血清蛋白质混合组份体系的结合反应机制,测定了反应体系的结合常数K、结合位点数n,探讨了荧光猝灭机理。同时探索了Cu2+与蛋白质混合组份体系及单一组份体系相互作用的差异。结果表明:混合组份体系中,牛血清白蛋白(Bovine serum albumin,BSA)与牛乳铁蛋白(Bovine lactoferrin,BLF)分子间也存在着相互作用,从而影响混合组份体系中BSA/BLF与Cu2+的相互作用,Cu2+与蛋白质混合组份体系相互作用并非蛋白质单组份体系作用之和。分析实验数据,首次发现当BSA/BLF达到临界比值时,金属离子与混合蛋白质组份相互作用过程中出现了蛋白质分子的"契合"现象。文章利用生物酶反应机制中的酶活性部位柔性假说合理解释了Cu2+与血清蛋白质混合组份体系相互作用中的"量敏效应"。     

环境毒物检测方法──细菌培养顶空气相色谱法及其应用研究

用顶空气相色谱技术测定环境毒物对大肠杆菌（Ｅ．Ｃｏｌｉ）代谢产物ＣＯ２的抑制程度,以ＩＣ５０（５０％抑制浓度）判断毒性大小,旨在探索一种快速检测环境污染物毒性的方法。本试验选择最佳条件为;细菌浓度１０９个／ｍｌ,ｐＨ值７２—７．４,顶空管气液比１：２．５,培养４ｈ,以及适宜的ＣＯ２测定色谱条件。用该方法检测８种离子毒性,ＩＣ５０值顺序为Ｈｇ２＋（０．８６×１０—６）＞Ｃｕ２＋（８．００×１０—６）＞Ｃｄ２＋（８．３９×１０－６）＞ＣＮ－（１０．２０×１０－６）＞Ｐｂ２＋（１１．２０×１０－６）＞Ｓｎ２＋（２０．１０×１０－６）＞Ｎｉ２＋（３９．７０×１０－６）;研究了Ｃｄ２＋、Ｈｇ２＋、Ｃｕ２＋、Ｚｎ２＋和ＣＮ－５种离子间联合毒性作用,大多数表现为相加作用,也有协同和拮抗作用;芳香族化合物结构活性与毒性两者间有密切关系,取代基种类和数目不同,毒性各异;探讨硝基废水处理过程中毒性随硝基苯类化合物的浓度、ＣＯＤ值降低而减弱。     

沙蚕暴露于石油烃、Cu2+和Cd2+毒性效应及乙酰胆碱酯酶活性的响应

采用浓度梯度污染暴露室内模拟方法,研究了沙蚕（Perinereis aibuhitensis Grube）暴露于不同浓度的石油烃和重金属Cu²⁺、Cd²⁺的毒性效应及乙酰胆碱酯酶活性的响应.结果表明,石油烃和Cd²⁺、Cu²⁺对沙蚕均具有较强的毒性效应.暴露4 d和10 d后,石油烃LC₅₀分别为440和110 μg·L^-1,Cu²⁺分别为1 150和570 μg·L^-1,Cd²⁺分别为5 090和2 500 μg·L^-1,相应的生态毒性大小为：石油烃＞Cu²⁺＞Cd²⁺.在Cd²⁺、Cu²⁺污染暴露条件下,沙蚕体内乙酰胆碱酯酶活性受到一定程度的抑制,但抑制率均低于50％.而在石油烃污染暴露条件下,沙蚕体内乙酰胆碱酯酶活性受到显著抑制,最高抑制率可达90％以上;而且,其乙酰胆碱酯酶活性的变化与石油烃的浓度显著相关.可见,乙酰胆碱酯酶活性的变化可以作为生物标志物,较灵敏地反映出石油烃对沙蚕的污染效应及其毒害作用.     

石油烃、Cu2+对沙蚕的毒性效应及对其抗氧化酶系统的影响

在实验室模拟条件下,研究了石油烃和不同浓度的Cu²⁺对沙蚕(Nereis diversicolor)种群的毒性效应及对其抗氧化酶系统活性的影响.结果表明:石油烃和Cu²⁺对沙蚕均表现出较强的毒性,暴露3d后,其LD₅₀值分别为117.5μL·L^-1和864.0μg·L^-1.Cu²⁺单因子污染暴露5d后,沙蚕体内过氧化物酶(POD)的活性受到显著影响,表现出先受到抑制后缓慢增加的趋势,超氧化物歧化酶(SOD)的活性也发生显著变化,其变化趋势为先被诱导而后抑制.石油烃以其约为半致死剂量水平单因子暴露5d后,POD的活性并未被显著诱导,SOD的活性则低于对照组.在石油烃与Cu²⁺复合污染的条件下,暴露5d后沙蚕体内POD和SOD活性表现出相同的变化趋势,即先下降后上升.通过比较,还发现沙蚕体内SOD的活性变化更能灵敏地反映出污染物对沙蚕的毒性作用.     

水中污染物对阳离子交换膜分离去除Cu2+的影响

基于Donnan dialysis原理,在无外加电压作用下采用阳离子交换膜分离去除原水中的Cu2+,研究原水中可能出现的无机颗粒物,有机物质,EDTA酸、氨水、Fe3+、表面活性剂等对阳离子交换膜分离去除Cu2+效果的影响.研究表明:原水中添加二氧化硅、腐殖酸、EDTA酸、氨水、Fe3+、表面活性剂等物质,在长时间运行后均会对离子交换膜去除Cu2+有不同程度的影响;二氧化硅和非离子表面活性剂等污染物不会和膜及Cu2+发生物理化学反应,对膜去除Cu2+效果影响较小,相比空白样,Cu2+去除率下降约4%;氨水、阴离子表面活性剂等会导致Cu2+发生沉淀反应,腐殖酸会吸附Cu2+,使原水中游离态Cu2+浓度显著降低约50%;EDTA酸、氨水、阴离子表面活性剂等会与Cu2+形成络合物,对去除Cu2+有严重影响,相比空白样, Cu2+去除率分别下降约100%(EDTA酸)、78%(氨水)、56%(阴离子表面活性剂);阳离子表面活性剂存在时,其会大量占据膜内空间,Cu2+基本无去除;Fe3+在弱酸性或中性水中会水解生成氢氧化铁胶体,对去除Cu2+有一定影响,相比空白样, Cu2+去除率下降约12%.     

Toxic effects of fluoranthene and copper on marine diatom Phaeodactylum tricornutum

To investigate the effects of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and metals on the population reproduction,antioxidative defense system and cell ultrastructure of the marine diatom,fluoranthene and Cu2+ were selected to test their toxicity to Phaeodactylum tricorntum,in the laboratory.The results indicated that both fluoranthene and Cu2+ inhibited population reproduction of P.tricorntum.When the algal cells were exposed to fluoranthene or Cu2+ for 72 h,ultrastructure damage in the cells was observed un...     

In vitro cytotoxicity of CdSe/ZnS quantum dots with different surface coatings to human keratinocytes HaCaT cells

Quantum dots (QD) nanoparticles have been widely used in biomedical and electronics fields, because of their novel optical properties. Consequently it confers enormous potential for human exposure and environmental release. To increase the biocompatibility of QDs, a variety of surface coatings or functional groups are added to increase their bioactivity and water solubility. Human adult low calcium high temperature (HaCaT) cells are the epithelial cells derived from adult human skin that exhibits normal differentiation capacity and a DNA fingerprint pattern that is unaffected by long-term cultivation, transformation, or the presence of multiple chromosomal alternations. Human keratinocytes, HaCaT cells were used to systematically evaluate the cytotoxicity of biocompatible QD made of CdSe metal core and ZnS shell with three different coatings and at three different wavelengths (530, 580 and 620 nm). In terms of half- maximal inhibitory concentration, QSA-QDs with amine-polyethyleneglycol coating and QSH-QDs with amphiphilic polymer coating were not cytotoxic, while QEI-QDs with polyethylenimine coating were highly toxic to the HaCaT cells in comparison to a reference CuInS2/ZnS. QEI-QDs led to significant increase in reactive oxygen species, decrease in mitochondrial membrane potential and DNA damage in HaCaT cells. The mechanisms of toxicity of QEI-530 and QEI-580 can be attributed to the combination of intracellular reactive oxygen species production and loss of MMP. The QDs toxicity can be attributed to the polyethylemimine surface coating which was highly toxic to cells in comparison with amine-polyethyleneglycol, but not due to the release of cadmium ions.     

NO参与铝诱导蚕豆保卫细胞死亡的调控

铝(Al)是地壳中含量最丰富的金属元素,是酸性土壤中导致植物生长抑制和作物产量下降的一个主要因素,但铝毒性作用机制尚不清楚.本文以蚕豆叶表皮为材料,研究铝胁迫对气孔保卫细胞活性的影响,探讨NO在铝诱导细胞死亡中的作用.结果表明,一定浓度的A1Cl3可诱导气孔保卫细胞活性降低,部分细胞死亡,且随着铝浓度的增高细胞死亡率增高.死细胞呈现核固缩、核崩解、凋亡小体等典型凋亡特征,且凋亡抑制剂Z-Asp-CH2-DCB能阻止AlCl3诱发的细胞死亡.用NO清除剂c-PTIO、NO合酶抑制剂L-NAME或硝酸还原酶抑制剂NaN3降低铝处理组胞内NO后,细胞死亡率显著降低,胞内ROS、Ca2+水平同期降低;NaN3还能降低铝处理组中具有程序性死亡特征的细胞比率.用ROS清除剂AsA清除铝处理组胞内ROS后,细胞死亡率显著降低,胞内Ca2+和NO水平亦显著降低;铝处理液中加入Ca2+通道抑制剂LaCl3后,细胞死亡率低于铝单独处理组,胞内ROS和NO水平无明显改变.研究结果表明,铝胁迫引起的胞内NO合成增加通过Ca2+信号途径介导了保卫细胞的程序性死亡.