盐酸四环素对秀丽线虫(C.elegans)的急性与多代毒性研究

环境中抗生素的生态安全性受到越来越多的关注.以盐酸四环素(TCH)为对象、秀丽线虫(C.elegans)为模式生物,开展了急性与多代毒性研究.急性毒性实验表明盐酸四环素对秀丽线虫的LC50为167.5mg·L-(112h)、82.9mg·L-(124h),与现有四环素毒性数据相比,秀丽线虫对TCH的毒性更为敏感.分别对虫卵和成虫进行多代毒性的研究表明,盐酸四环素环境水平(μg·L-1)下的暴露,对秀丽线虫母代(P0)、子一代(F1)和子二代(F2)的逆向运动抑制率(RMI)、身体弯曲频率(BBFI)、Omega运动抑制率(OMI)3个行为学指标均具有显著的抑制作用,而且行为学指标比死亡率更加敏感,虫卵比成虫更加敏感.多代毒性作用的结果表明,盐酸四环素对P0、F1和F2产生的毒性存在差异,对于RMI和BBFI,其毒性作用强度为P0>F2>F1;对于OMI,其毒性作用强度为P0>F1≈F2.代际之间没有显示世代毒性逐代恶化或逐代修复的一般规律,可能与行为学指标的敏感性差异、盐酸四环素自身的降解、生物抗性有关.     

环境浓度水平的镍对不同生命阶段秀丽线虫(Cae-norhabditis elegans)体长与运动的刺激效应

毒物兴奋效应(hormesis)受到广泛关注。本文以秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)的L1(自虫卵开始培养10 h)、L3阶段(36 h)和年轻成虫阶段(72 h)为起始暴露阶段,进行环境浓度(3.18E-3、3.18E-2、3.18E-1和3.18μmol·L-1)水平的72 h镍暴露试验,以体长与行为学指标为终点研究了不同生命阶段对毒物兴奋效应的影响。在所有暴露浓度下,镍对L1线虫的体长均表现出显著的刺激效应,3个较高浓度下(3.18E-2、3.18E-1和3.18μmol·L-1)的刺激效应相似,均表现为比空白多23.6%(P0.05)的水平;L3线虫的体长在低浓度受到刺激,在高浓度受到抑制,表现为毒物兴奋效应;年轻成虫在所设4个浓度下均没有显著响应。在所有暴露浓度下,镍对L1线虫的身体弯曲运动无显著效应;镍对L3线虫的身体弯曲频率表现为刺激效应,并且该刺激效应随暴露浓度增加,先增加后减小,在3.18E-2μmol·L-1表现出最大刺激效应,比空白多59.0%(P0.05);镍对年轻成虫的身体弯曲频率表现为比空白多17.7%~30.1%(P0.05)的刺激效应,该刺激效应在不同浓度下不具有显著性差异。镍对L1线虫的倒退运动表现出显著的、随暴露浓度增加而增加的刺激效应,在3.18μmol·L-1表现出最大刺激效应,比空白多187.0%(P0.05);镍对L3线虫的倒退运动在3.18μmol·L-1下表现为比空白多22.7%(P0.05)的刺激效应;镍对年轻成虫的倒退运动在较高的3个浓度下(3.18E-2、3.18E-1和3.18μmol·L-1)表现为比空白多46.7%~86.7%(P0.05)的刺激效应。研究揭示环境浓度水平的镍暴露对不同生命阶段秀丽线虫的体长与运动具有不同程度的刺激效应。     

环境浓度下壬基酚对秀丽隐杆线虫时间依赖性的毒性兴奋效应

为研究暴露时间对壬基酚生态毒理学效应的影响,选取秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)作为受试生物,采用急性(24 h和72 h)、慢性(10 d) 3个不同时间点,进行壬基酚环境浓度下(0、0.0001、0.001、0.01、0.1、0.2 mg·L~(-1))的暴露实验,以秀丽隐杆线虫的生理指标(体长、运动行为)、生化指标(氧化应激、细胞凋亡、脂褐素)为终点进行评估。结果表明:急性暴露24 h后,活性氧自由基(ROS)在0.01 mg·L~(-1)时即出现了明显的下降,其他生理生化指标无统计学意义上的明显变化。72 h暴露条件下,体长随壬基酚浓度的增加呈现倒U型趋势,在0.0001 mg·L-1时表现出最大刺激效应,比对照组高出26.4%(P0.01);头部摆动频率和身体弯曲频率在2个较高浓度(0.1和0.2 mg·L~(-1))时表现出明显的刺激效应;细胞凋亡水平在0.0001 mg·L~(-1)时显著性下降,呈现负剂量-效应关系(P0.05),在0.2 mg·L~(-1)时表现出最大刺激效应,比对照组降低了45.5%; ROS及脂褐素在壬基酚暴露浓度范围内呈正相关性增加。慢性暴露条件下,脂褐素在0.001 mg·L~(-1)时表现出最大效应,和对照组相比下降了65.4%,并且随着壬基酚浓度的增加呈现U型趋势;其他生理生化指标随着壬基酚浓度的增加表现出明显的负面效应。研究揭示了环境浓度水平的壬基酚对秀丽隐杆线虫的生态毒理效应是时间依赖性的,急性暴露以引起刺激作用为主,表现为毒性兴奋效应,而长期暴露后壬基酚对生理生化指标的负面效应更为明显。上述结果为进行壬基酚的毒性评价及更好地理解其毒性作用机理提供基础数据。     

秀丽线虫转基因品系在环境暴露评价与毒理学研究中的应用

目前,模式动物秀丽线虫已被广泛应用于环境暴露评价和环境毒理学研究中.在系统介绍了各种秀丽线虫转基因品系在环境暴露与毒性评价以及环境毒理研究中的应用进展基础上,分析了秀丽线虫转基因品系在环境暴露与毒性评价研究中的灵敏性与直观性的特点.最后,讨论了秀丽线虫转基因品系在环境暴露与毒性评价以及环境毒理研究中尚存在的问题和可能的...     

乐果对秀丽隐杆线虫生活史特征的影响

采用一种半流体培养基"挂滴法"对线虫进行培养和生命表实验,研究了低剂量暴露下乐果对秀丽隐杆线虫生活史特征的影响。在半致死浓度1/10 LC50、1/100 LC50、1/1000 LC50暴露剂量下(分别为7、0.7、0.07 mmol·L-1)染毒4 h。结果表明,0.7和7 mmol·L-1暴露组线虫的总繁殖率(TFR)分别为260.60、203.80,明显低于对照组(299.23,P0.05);净增殖率(R0)分别为240.29、147.67,明显低于对照组(298.67,P0.05);内禀增长率(rm)分别为1.342 d-1、1.233 d-1,明显低于对照组(1.387 d-1,P0.05);而0.07 mmol·L-1暴露组线虫的总繁殖率为293.84,净增殖率为286.60,与对照组比差异都没有统计学意义(P0.05)。在上述浓度范围,线虫的总繁殖率(TFR)、净增殖率(R0)和内禀增长率(rm)都随乐果浓度的升高而降低,并存在剂量效应关系。研究同时发现0.07 mmol·L-1暴露组线虫的内禀增长率为1.405 d-1,明显高于对照组(P0.05)。研究结论认为一定剂量的乐果使线虫的繁殖力降低;而低剂量暴露则对内禀增长率具有毒物兴奋效应。本文选择的3个指标TFR、R0、rm对低剂量下乐果暴露的响应敏感。     

苯系物对仿刺参catalase基因表达及酶活性的影响

以仿刺参(Apostichopus japonicus)为受试生物,采用半静水式试验方法,设置3种不同浓度(1/5、1/25、1/125的96 h-LC50)的苯、甲苯、乙基苯、邻–二甲苯、间–二甲苯和对–二甲苯处理健康仿刺参,检测仿刺参过氧化氢酶(CAT)基因在呼吸树、肠组织中的表达和酶活性变化情况。结果发现:在各苯系物处理组的仿刺参呼吸树和肠组织中,cat基因的转录表达变化显著;苯、甲苯、乙基苯、邻–二甲苯对呼吸树中CAT活性具有诱导作用,其中乙基苯的诱导倍数最高,为12.0~19.8倍;6种苯系物对肠组织中CAT活性具有抑制作用,抑制程度大小顺序为:邻–二甲苯乙基苯对–二甲苯甲苯间–二甲苯苯。表明苯系物对仿刺参呼吸树、肠具有氧化胁迫作用,可能造成2种组织的氧化损伤。相关性分析表明:苯系物处理后,仿刺参肠组织中cat m RNA相对表达倍数与CAT活性变化呈显著正相关;仿刺参肠和呼吸树中cat m RNA相对表达倍数变化呈显著正相关。以上结果为苯系物对仿刺参的生物毒性评价提供了基础数据。     

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。     

四溴双酚A对赤子爱胜蚓的生长和基因表达的影响

试验采用人工土壤法,通过14 d急性毒性试验,研究了不同剂量TBBPA对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)生长、基因表达的影响。在14 d急性毒性试验中,随着暴露时间和浓度的增加,蚯蚓生长受到了显著抑制,未出现死亡现象。超氧化物歧化酶(SOD)的基因表达量在低浓度(50 mg·kg-1)时受到诱导上调;谷胱甘肽转移酶(GST)的基因表达量在400 mg·kg-1染毒组受到明显诱导,是对照组的8.73倍;热休克蛋白(Hsp70)的基因表达量在50、100和200 mg·kg-1染毒组被诱导上调。基因表达量的变化显示,在50、100、200 mg·kg-1浓度条件下,蚯蚓可以利用自身的抗氧化能力维持体内的动态平衡稳定,使得机体免受损伤。但是在超过400 mg·kg-1浓度后,TBBPA的毒性效应超过了机体的应对能力,使机体遭受损伤,外在特征主要表现为蚯蚓身体蜷缩、变细变硬。从生物标志物角度,基因表达量的变化对TBBPA毒性效应的指示作用较生长抑制率更为敏感。     

Cu和Pb对赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)生长的影响

以添加了不同浓度的CuSO_4和Pb(NO_3)_2混合液的f/2培养基培养赤潮异弯藻,通过分析藻的最大生长密度、生长周期及比生长率这3个参数与Cu和Pb之间的相关关系,讨论2种重金属对赤潮异弯藻生长的影响以及2种重金属之间的互作效应。结果表明,Cu为0～0.02 mg·L~(-1)或Pb为0～0.32 mg·L~(-1)时,对赤潮异弯藻生长有促进作用;当Pb浓度不同的条件下,Cu浓度达到0.5～2.5 mg·L~(-1)时,赤潮异弯藻生长受到明显抑制,甚至无法生长;在Cu浓度不同的条件下,Pb在1～9 mg·L~(-1)范围内,随着浓度的增加,对赤潮异弯藻生长抑制作用逐步增强。在Cu浓度为0～2.5 mg·L~(-1)或Pb浓度为1～9 mg·L~(-1)及两者互作条件下,赤潮异弯藻最大生长密度和生长周期都受到显著影响(P0.01)。另外,Cu和Pb对赤潮异弯藻比生长率无显著影响,两者相互作用不明显。结合湛江海域已报道的这2种重金属实际含量,进一步评估了海区中重金属的潜在生态效应。     

培养基对大型溞(Daphnia magna)生长、繁殖和子代的影响

大型溞(Daphnia magna)急性活动抑制试验和繁殖试验是研究和评价新化学物质对水生生物危害性的重要手段之一。由于经济合作与发展组织(Organization for Economic Co-operation and Development, OECD)测试导则推荐的Elendt M4培养基中含有的乙二胺四乙酸(EDTA)可能会影响金属离子的活性,不适合用于含有金属离子样品的毒理学测试。为选出合适的替代培养基,采用Elendt M4培养基、美国材料与试验协会(American Society for Testing and Materials, ASTM)推荐的ASTM培养基和国际标准化组织(International Organization for Standardization, ISO)推荐的ISO培养基进行大型溞繁殖试验,并收集繁殖试验中亲溞产下的非头胎幼溞进行重铬酸钾的急性活动抑制试验。结果表明,3种培养基对大型溞的生长、存活均无抑制作用,ASTM培养基和ISO培养基中大型溞的繁殖量分别为111±10和70±13,显著低于Elendt M4培养基的132±4 (P 0.05)。3种培养基中大型溞的繁殖量均能满足OECD 211-2012大型溞繁殖试验标准中繁殖量大于60的要求,但在ISO培养基中有死胎出现。重铬酸钾对Elendt M4培养基、ASTM培养基和ISO培养基中繁殖幼溞的24 h半数效应浓度(24 h-EC_(50))值分别为1.29、1.84和0.772 mg·L~(-1),均在OECD 202-2004大型溞急性活动抑制试验标准要求的0.6～2.1 mg·L~(-1)范围内,说明3种培养基中繁殖的大型溞均能用于大型溞急性活动抑制试验的标准测试中。综上所述,进行含有金属离子样品的毒理测试时,ASTM培养基和ISO培养基均可用于大型溞的短期驯养和急性活动抑制试验,ASTM培养基还可以用于长期驯养和繁殖试验。以上结果为大型溞毒性试验中试验培养基的选择提供理论依据。     

诺氟沙星对海月水母螅状体Hsp70基因、GTP结合蛋白基因和氧化应激蛋白基因表达的影响

诺氟沙星(norfloxacin,NFLX)广泛应用于水产养殖中的鱼类细菌性疾病治疗。为探讨诺氟沙星对海洋生物的毒性作用,选择海月水母螅状体为受试生物,考察了不同浓度诺氟沙星和不同暴露时间对GTP结合蛋白(GTP binding protein)、氧化应激蛋白(oxidative stress protein)和热休克70 k Da蛋白(heat shock 70 k Da protein,Hsp70)表达量的影响。结果表明,NFLX对海月水母螅状体的48 h的半致死浓度(48 h-LC_(50))是415.1 mg·L~(-1),NFLX对海月水母螅状体的毒性属于低毒。随着NFLX浓度的升高和培养时间的延长,Hsp70基因在第7天浓度300 mg·L~(-1)时表达量受到显著性诱导(P0.05),较对照组升高9.1倍;GTP结合蛋白基因和氧化应激蛋白基因的表达量都呈现先急剧升高后降低的趋势。2个基因均在第1天受到显著性诱导(P0.05),分别在NFLX浓度100 mg·L~(-1)和300 mg·L~(-1)时表达量达到最大值,较对照组升高10.15倍和50.5倍。Hsp70基因、GTP结合蛋白基因和氧化应激蛋白基因在实验期间都对NFLX表现出较好的响应。